Transformers and power transmission · Transformateurs et transmission d'électricité
| English | Français |
|---|---|
| transformer/trænsˈfɔːmə/ | transformateur |
| primary/ˈpraɪməri/ | primaire |
| secondary/ˈsekəndəri/ | secondaire |
| step-up/step ʌp/ | élévateur de tension |
| step-down/step daʊn/ | abaisseur de tension |
| transmission/trænˈsmɪʃn/ | transmission |
Sending power across the country
- Power stations are far from cities, yet very little energy is lost on the way.
- The secret is the transformer 变压器, which changes the size of an a.c. voltage.
- It lets us send power at very high voltage — and that is what keeps the loss small.
Acheminer l'énergie sur tout le pays
- Les centrales sont loin des villes, mais très peu d'énergie est perdue en route.
- Le secret est le transformateur 变压器, qui modifie l'amplitude d'une tension alternative.
- Cela nous permet d'acheminer l'énergie à très haute tension — ce qui réduit les pertes.
The transformer
- A transformer has two coils on a soft-iron core: a primary 初级 (input) and a secondary 次级 (output).
- The a.c. in the primary makes a changing field in the core, which induces an a.c. e.m.f. in the secondary.
- The voltages and turns are linked by:
- It only works on a.c. — a steady d.c. makes no changing field.
Le transformateur
- Un transformateur a deux bobines sur un noyau de fer doux : une primaire 初级 (entrée) et une secondaire 次级 (sortie).
- Le courant alternatif dans la primaire crée un champ variable dans le noyau, qui induit une f.e.m. alternative dans la secondaire.
- Les tensions et le nombre de spires sont liés par :
- Il ne fonctionne qu'en courant alternatif — un courant continu constant ne crée aucun champ variable.
The transformer equation · L'équation du transformateur
Vs/Vp = Ns/Np
The voltage ratio equals the turns ratio — more turns on the secondary steps the voltage up. · Le rapport des tensions est égal au rapport des spires — plus de spires au secondaire élèvent la tension.
A transformer works with a steady direct current (d.c.). · Un transformateur fonctionne avec un courant continu (c.c.) constant.
A transformer needs a changing magnetic field, so it works on a.c. only. A steady d.c. makes no change and induces nothing. · Un transformateur a besoin d'un champ magnétique changeant, donc il ne fonctionne qu'en c.a. Un c.c. constant ne provoque aucun changement et n'induit rien.
A transformer has $1000$ turns on the primary and $50$ on the secondary. The primary voltage is $240\ \text{V}$. What is the secondary voltage, in V? · Un transformateur a $1000$ spires au primaire et $50$ au secondaire. La tension primaire est $240\ \text{V}$. Quelle est la tension secondaire, en V ?
$V_s = V_p \times \dfrac{N_s}{N_p} = 240 \times \dfrac{50}{1000} = 12\ \text{V}$ — a step-down transformer. · $V_s = V_p \times \dfrac{N_s}{N_p} = 240 \times \dfrac{50}{1000} = 12\ \text{V}$ — un transformateur abaisseur.
Step-up 升压 and step-down 降压
- More turns on the secondary → a step-up transformer (voltage rises).
- Fewer turns on the secondary → a step-down transformer (voltage falls).
- If 100% efficient, power in = power out:
- So a step-up transformer raises the voltage but lowers the current.
A real transformer changes the voltage of an a.c. supply
Élévation 升压 et abaissement 降压 de tension
- Plus de spires sur la secondaire → transformateur élévateur (la tension augmente).
- Moins de spires sur la secondaire → transformateur abaisseur (la tension diminue).
- S'il est 100 % efficace, puissance d'entrée = puissance de sortie :
- Donc un transformateur élévateur augmente la tension mais diminue le courant.
Un transformateur réel modifie la tension d'une alimentation alternative
Transformer · Transformateur
Add turns to the secondary to step the voltage up, fewer to step it down — Vs/Vp = Ns/Np, exactly how the grid moves power efficiently. · Ajouter des spires au secondaire pour élever la tension, en retirer pour l'abaisser — Vs/Vp = Ns/Np, exactement comme le réseau transporte l'énergie efficacement.
A step-up transformer has: · Un transformateur élévateur possède :
More secondary turns gives a higher output voltage — a step-up transformer. · Plus de spires au secondaire donne une tension de sortie plus élevée — un transformateur élévateur.
A 100%-efficient step-up transformer raises the voltage and lowers the current. · Un transformateur élévateur à 100 % d'efficacité augmente la tension et diminue le courant.
Power is conserved ($I_p V_p = I_s V_s$), so if the voltage goes up the current must come down. · La puissance est conservée ($I_p V_p = I_s V_s$), donc si la tension monte, le courant doit descendre.
Why high voltage for transmission 输电
- Power wasted as heat in the cables is $P = I^2 R$ ($R$ = cable resistance).
- A step-up transformer raises the voltage and so lowers the current for the same power ($P = IV$).
- A smaller current means much less wasted power in the cables.
- A step-down transformer then lowers the voltage to a safe value before it reaches homes.
A transformer
Pourquoi haute tension pour la transmission 输电
- La puissance dissipée sous forme de chaleur dans les câbles est $P = I^2 R$ ($R$ = résistance du câble).
- Un transformateur élévateur augmente la tension et donc réduit le courant pour une même puissance ($P = IV$).
- Un courant plus faible signifie beaucoup moins de puissance perdue dans les câbles.
- Un transformateur abaisseur réduit ensuite la tension à une valeur sûre avant qu'elle n'atteigne les foyers.
Un transformateur
Why is electricity sent across the country at very high voltage? · Pourquoi l'électricité est-elle envoyée sur de longues distances à très haute tension ?
For a given power, raising the voltage lowers the current. Since the heat loss is $I^2R$, a smaller current wastes far less power. · Pour une puissance donnée, augmenter la tension réduit le courant. Puisque les pertes thermiques sont $I^2R$, un courant plus faible gaspille beaucoup moins de puissance.
A cable carries a current of $20\ \text{A}$ and has a resistance of $5.0\ \Omega$. How much power is wasted as heat, in W? · Un câble transporte un courant de $20\ \text{A}$ et a une résistance de $5.0\ \Omega$. Combien de puissance est perdue sous forme de chaleur, en W ?
$P = I^2 R = 20^2 \times 5.0 = 400 \times 5.0 = 2000\ \text{W}$. Lowering the current would cut this sharply. · $P = I^2 R = 20^2 \times 5.0 = 400 \times 5.0 = 2000\ \text{W}$. Réduire le courant réduirait cela considérablement.
You've got it
- transformer: $\dfrac{V_p}{V_s} = \dfrac{N_p}{N_s}$; works on a.c. only
- more secondary turns = step-up (V↑); fewer = step-down (V↓)
- 100% efficient: $I_p V_p = I_s V_s$ — step-up raises V but lowers I
- transmit at high voltage → low current → less $I^2R$ loss in the cables
Vous avez compris
- transformateur : $\dfrac{V_p}{V_s} = \dfrac{N_p}{N_s}$ ; fonctionne uniquement en courant alternatif
- plus de spires secondaires = élévateur (V↑) ; moins = abaisseur (V↓)
- 100 % efficace : $I_p V_p = I_s V_s$ — élévateur augmente V mais diminue I
- transmettre à haute tension → faible courant → moins de pertes $I^2R$ dans les câbles