* 여자전류가 ‘0’인 이상적인 변압기를 가정했습니다.
변압기는
교류 전압의 전압을 간단하게 바꾸기 위한 장치입니다.
변압기를 이용하면 교류 전원의 전압을 간단하게 바꿀 수 있습니다.
반면에, 직류 전원의 경우는 이와 같이 전압을 간단하게 변경하기 어렵습니다.
변압기는 1차 코일과 2차 코일로 구성되어 있습니다.
1차 코일에 교류전원이 가해지면 자기장의 변화가 생기면서 2차 코일에 2차 전압이 유도됩니다.
일반적으로 변압기는 코일 내에 철심을 넣어서 만듭니다. 코일 내에 철심을 넣으면 자기장은 철심에 집중되어 자기장의 변화에 더 민감하게 반응하게 됩니다.
위 사진은 가정용 어댑터에 많이 들어있는 소형 변압기(파워 트랜스)입니다.
가정용 220V 전원을 연결하면 3 ~ 12V로 낮추어진 교류 전압을 얻을 수 있습니다.
변압기의 내부에는 코일이 촘촘하게 감겨 있습니다.
변압기의 전압 변화
변압기는 1차 코일과 2차 코일의 감긴 횟수에 따라 전압을 자유롭게 바꿀 수 있습니다.
2차 코일에 유도되는 전압은 다음의 법칙을 따릅니다.
\[ V_1 : V_2 = N_1 : N_2 = \frac{1}{I_1} : \frac{1}{I_2} \]
V : 전압
N : 감은 횟수
I : 전류
전압을 올려주는 승압변압기는 마치 공짜로 에너지를 얻는 것처럼 보일 수 있습니다.
그러나 전압이 높아지면 최대로 흐를 수 있는 전류가 줄기 때문에 전체 에너지의 이득은 없습니다.
다음 사진은 전신주에 매달린 변압기입니다.
이 변압기는 변전소에서 공급한 3,300V를 가정용인 220V로 낮추어 줍니다.
내부에는 코일이 감겨 있으며, 코일 사이에는 기름이 채워져 있습니다.
전신주에 이처럼 높은 전압이 공급되는 이유는 공급 전압을 높게 올리면 전류를 낮출 수 있기 때문입니다. 전류가 약해지면 도선(전선)의 굵기를 얇게 할 수도 있고, 도선을 통해 낭비되는 에너지도 줄일 수 있습니다.