トランスフォーマーと電力送電

全国への電力送電

• 発電所は都市から遠く離れていますが、送電途中でのエネルギー損失は極めて僅かです。
• その秘密はトランスフォーマーにあり、交流電圧の大きさを変換します。
• 高電圧での送電を可能にし、これにより損失が小さく抑えられています。

トランスフォーマー

• トランスフォーマーには、軟鉄芯の上に二つのコイルがあります。一次コイル（入力側）と二次コイル（出力側）です。
• 一次コイルの交流電流が芯内で変化する磁界を作り、それによって二次コイルに交流起電力が誘導されます。
• 電圧と巻数の関係は以下の通りです：

• 交流のみで動作します。一定の直流では変化する磁界が生じないため機能しません。

原子核モデル

• 二次コイルの巻数が多ければ → 昇圧トランスフォーマー（電圧上昇）。
• 二次コイルの巻数が少なければ → 降圧トランスフォーマー（電圧低下）。
• 100% 効率であれば、入力電力＝出力電力:

• よって昇圧トランスフォーマーは電圧を上げますが、電流は下げます。

実際のトランスフォーマーは交流電源の電圧を変換します

原子核の中身

• ケーブルでの熱損失として失われる電力は $P = I^2 R$ ($R$ ＝ ケーブル抵抗)。
• 昇圧トランスフォーマーは同じ電力で電圧を上げ、結果として電流を下げます ($P = IV$)。
• 電流が少ないほど、ケーブルでの損失電力は大幅に減少します。
• そして家庭への供給前に、降圧トランスフォーマーが電圧を安全な値まで下げます。

トランスフォーマー

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