Vì sao máy biến áp có thể thay đổi điện áp?

Chúng ta đều biết rằng, máy biến áp có thể thay đổi điện áp. Trước khi dòng điện chuyển từ nhà máy phát điện hòa vào lưới điện, người ta phải biến chúng trở thành dòng điện siêu cao áp. Trước khi biến đi vào gia đình, công xưởng lại phải thông qua nhiều bước giảm điện áp, từ đó mới có thể biến thành điện dùng bình thường. Từ cao áp xuống hạ áp, hay quá trình chuyển đổi từ hạ áp lên cao áp đều phải thực hiện với máy biến áp. Vậy vì sao máy biến áp lại có thể thay đổi điện áp?

Chúng ta làm một thí nghiệm nhỏ: Xếp cuộn dây vào nhau, nó lập tức trở thành một bộ phận đơn giản nhất của máy biến áp. Nếu đưa một cuộn dây nối vào điện nguồn, chúng ta sẽ phát hiện ra ở cuộn dây thứ hai cũng có dòng điện lưu thông, cho dù giữa hai cuộn dây này chưa nối thông. Thì ra máy biến áp dựa vào nguyên lý làm việc của từ tính để hoạt động. Máy biến áp thông thường đều có hai cuộn đây độc lập chúng được đặt trên một gông từ bằng sắt, gông từ này được ghép bởi nhiều lá thép mỏng. Một cuộn dây đấu với điện nguồn được gọi là cuộn sơ cấp hoặc cuộn nguyên. Cuộn còn lại nối một đầu với phụ tải được gọi là cuộn thứ cấp hay cuộn phụ. Khi cho dòng điện chạy trong cuộn sơ cấp, xung quanh nó xuất hiện từ trường, nhưng do điện ra vào thường xuyên cho nên thay đổi phương hướng, điện liên tục dừng lại, rồi lại bắt đầu chuyển động. Mỗi lần dòng điện chuyển động lại thay đổi phương hướng, từ trường cứ mất lại xuất hiện. Kết quả là từ trường luôn "vận động" ở bên trong. Khi từ trường tái xuất hiện, nó từ cuộn dây phát tán đi; còn khi mất đi nó quay trở lại trong cuộn dây. Như vậy, từ trường không thường xuyên qua cuộn thứ cấp, m đến đến đi đi. Do từ trường vận động không ngừng, ở cuộn dây thứ cấp dòng điện sẽ được dẫn ra ngoài.

Tại cuộn dây thứ cấp, điện được đẩy lên (tức điện áp), số điện áp được quyết định bởi số vòng của hai cuộn dây. Ví dụ, cuộn sơ cấp có số vòng là 100, cuộn thứ cấp có số vòng là 200. Như vậy, điện áp được sinh ra ở trong cuộn thứ cấp có thể tăng lên gấp một lần ở cuộn sơ cấp, điện áp thấp có thể nâng lên thành điện áp cao. Khi tăng số vòng ở cả hai cuộn dây, ta có thể nâng cấp số tăng điện áp lên. Và nếu làm ngược lại, số vòng dây của cuộn sơ cấp nhiều hơn cuộn thứ cấp, điện áp tại cuộn thứ cấp sẽ giảm xuống. Như vậy, ta có thể làm điện áp từ cao hạ xuống điện áp thấp. Máy biến áp có thể thay đổi điện áp cao thấp khác nhau chủ yếu là do số vòng dây khác nhau ở cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Số vòng dây ở cuộn sơ cấp nhiều hơn cuộn thứ cấp, máy biến áp sẽ làm giảm áp; ngược lại, số vòng dây của cuộn sơ cấp ít hơn cuộn thứ cấp, máy biền áp sẽ làm tăng áp. Dùng máy biến áp có thể điều chỉnh mọi tỷ suất điện áp, chỉ cần thay đổi số vòng ở hai cuộn dây là có thể thay đổi được điện áp máy biến áp.

Máy biến áp chỉ có thể thay đổi điện áp của dòng điện xoay chiều chứ không thể thay đổi được điện áp của dòng một chiều.