Transformation

Transformation er ændringen fra én ting til en anden eller ændringen af en egenskab. Vi vil derfor kunne tale om, hvad transformation er inden for mange forskellige fag og emner.

Transformation fysik

Transformation i fysik refererer primært til transformation af spænding i vekselstrøm.

Vekselstrøm er den type strøm, vi har i vores stikkontakter, og er forskellig fra jævnstrøm, idet spændingen konstant skifter mellem plus og minus.

En af de vigtigste egenskaber ved vekselstrøm er, at den kan transformeres. Det vil sige, man kan ændre på spændingsforskellen uden at miste energi (ud over en smule varmeenergi).

Dette bruger man til at transformere strømmen fra kraftværket op til en meget høj spændingsforskel, hvilket betyder, at modstanden i ledningerne, som fører strømmen ud til forbrugerne, ikke tager så meget energi som ved lav spænding.

Når strømmen når ud til forbrugeren, kan man så transformere spændingen ned til et niveau, som man kan bruge. I huset vil man normalt have en vekselspænding på 230 volt i stikkontakterne.

Denne spænding vil man for megen elektronik transformere yderligere ned. For eksempel adaptoren, der går mellem stikkontakten og en bærbar computer, vil transformere de 230 volt ned til omkring 20 volt. Og for ens mobiltelefon skal man helt ned på omkring 5 volt.

Alle disse spændinger kommer altså fra samme strømkilde, men bliver transformeret undervejs.

Transformator

En transformator er et bestemt apparat, som transformerer vekselspænding. En transformator fungerer på grund af elektromagnetisme. Se artiklen Elektromagnetisme.

En transformator består af to spoler og en jernkerne.

Når man sender strøm igennem en spole med en jernkerne, skaber man en elektromagnet. Altså jernkernen bliver magnetisk. Hvis man skifter retning på strømmen, vil elektromagneten skifte poler.

Det vil sige, når vi sender vekselstrøm gennem en spole, vil jernkernen konstant skifte pol, fordi strømmen hele tiden skifter retning.

Modsat vil en magnet også kunne ændre strømmen i en spole. Så hvis vi har en elektromagnet, der konstant skifter pol, og sætter denne ind som kernen i en spole, vil der løbe en strøm igennem denne spole. Dette princip kaldes induktion. Se elektrodynamik.

En transformator kombinerer disse to principper. Den ene spole fungerer som en elektromagnet og den anden som en induktionsspole. Hvis de to spoler er ens, vil dette ikke ændre på strømmen, men hvis de har forskellige antal vindinger, vil der ske en ændring i spændingen, en transformation.

Vi kalder den spole som strømmen sendes ind i for primærspolen, og den spole som strømmen kommer ud af efter transformationen for sekundærspolen. På samme måde kalder vi den strøm, der kommer ind, for primærstrømmen, og den der kommer ud for sekundærstrømmen.

Forskellen i antal vindinger i hver spole giver os direkte forskellen i spænding. Altså hvis primærspolen har 100 vindinger, og sekundærspolen har 200 vindinger, vil spændingen af sekundærstrømmen være dobbelt så stor som spændingen af primærstrømmen, fordi 200 er det dobbelte af 100.

Transformerligningen

Transformerligningen siger, at effekten på hver side af transformatoren er den samme. Altså effekten af primærstrømmen er lig effekten af sekundærstrømmen. Se artiklen Effekt

Effekt er spænding gange strøm. Vi betegner normalt spænding med U og strøm med I. Transformerligningen ser altså således ud:

\text{U}_p \cdot \text{I}_p = \text{U}_s \cdot \text{I}_s

Vi har spænding og strøm for primærstrømmen (p) på venstre side og spænding og strøm for sekundærstrømmen (s) på højre side.

Dette betyder, at når vi ændrer på spænding gennem en transformation, vil strømmen ændre sig relativt lige så meget, så vi i sidste ende får samme effekt på hver side.

Transformator ligningen kan udledes fra Ohms lov. Se artiklen Ohms lov.

Eksempel

I et transformation forsøg sender vi en vekselstrøm på 230 volt igennem en transformator. Transformatoren har en primærspole med 1000 vindinger og en sekundærspole med 100 vindinger.

Forholdet mellem de to spoler er:

\frac{100}{1000} = \frac{1}{10} = 0,1

De giver os en sekundærspænding på:

0,1 \cdot 230 \text{ V} = 23 \text{ V}

Denne transformator laver altså vores 230 Volt vekselstrøm om til 23 Volt.