變壓器計算器

重點速覽：變壓器（transformer）是一種利用『電磁感應』原理，把某一交流電壓轉換成另一交流電壓的電力裝置，是現代電力系統與各種電器（如充電器、變壓器磚）的核心元件。它的基本結構是在一個共用的鐵芯上纏繞兩組（或多組）線圈：接電源的一組稱為『初級線圈』（primary，匝數 Np），接負載的一組稱為『次級線圈』（secondary，匝數 Ns）。當初級線圈通入交流電，會在鐵芯中產生變化的磁通量，這變化的磁通量穿過次級線圈時，依據法拉第電磁感應定律在次級線圈感應出電壓。對於一個『理想變壓器』（無能量損耗、磁通量完全耦合），初級與次級的電壓比等於它們的匝數比：Vs/Vp = Ns/Np，因此次級電壓 Vs = Vp × (Ns/Np)。其中 Vp 是初級電壓（伏特 V）、Np 是初級匝數、Ns 是次級匝數。以本工具預設為例：初級電壓 Vp = 220 V、初級匝數 Np = 1100、次級匝數 Ns = 100，則次級電壓 Vs = 220 × (100/1100) = 20 V，這是一個『降壓變壓器』（次級匝數少於初級，電壓降低）。反之，若 Ns > Np 則為『升壓變壓器』（電壓升高）。變壓器只能改變交流電（AC）的電壓，這正是交流電成為輸電標準的關鍵原因——發電廠可用升壓變壓器把電壓升到極高（減少長距離輸電的電流與熱損耗），到用戶端再用降壓變壓器逐級降回安全的使用電壓（如香港的 220 V）。對理想變壓器，因為能量守恆（輸入功率 = 輸出功率，Vp·Ip = Vs·Is），電壓升高時電流會成比例降低，反之亦然，也就是電流比與匝數比成反比：Is/Ip = Np/Ns。變壓器的應用極其廣泛：電力輸配電網、手機與筆電充電器（把 220 V 降到低壓）、門鈴與玩具的低壓電源、音響與工業設備的阻抗匹配、電焊機（大電流低電壓）等。使用匝數比公式要注意：第一，此公式適用於『理想變壓器』；實際變壓器有銅損（線圈電阻發熱）、鐵損（渦流與磁滯）等損耗，效率通常在 95% 以上但非 100%。第二，變壓器只對交流電有效，直流電無法產生變化磁通量故無法變壓。第三，匝數與電壓必須用一致單位。第四，本計算器電壓與匝數取非負值，且初級匝數需大於 0。總之，本計算器讓你由初級電壓與初級、次級匝數，快速算出次級電壓與匝數比，是理解變壓器升降壓與輸配電的實用工具。