Hur kan du använda samma eluttag för att ladda din telefon som att sätta på en TV?

I vägguttaget är spänningen 230 volt, men telefonen behöver inte mer än 5 — borde inte telefonen brinna upp om man ger den så hög spänning?

Nej. Den går inte upp i rök, så något måste hända på vägen till telefonen. Det är dags att öppna lådan och ta reda på vad som händer på insidan.

Bygga en spole

Vi vill minska spänningen från 230 volt i uttaget till 5 volt för att ladda telefonen. Till vår hjälp för att minska spänningen har vi en järnbit och runt den här järnfyrkanten sitter koppartråd, upplindat på vardera sidan.

Tittar du noga ser du att tråden är lindad fler varv på den vänstra sidan, än på den högra. När man lindar en ledare så här, har man gjort en spole.

Nu sätter vi i sladden, och lägger på en spänning, över den vänstra spolen. En ström rör sig genom koppartråden. Och en ström som rör sig genom en ledare skapar ett magnetfält runt ledaren. Om du har byggt en elektromagnet har du sett hur det fungerar.

Genom att koppartråden är lindad så många varv i spolen, koncentreras magnetfältet, och blir starkt inuti spolen. Ju fler varv i spolen, desto starkare magnetfält blir det.

Eftersom det är växelström vi kör in i spolen, byter strömmen riktning hela tiden. Då gör magnetfältet samma sak.

Kärnan av järn, inne i spolen gör magnetfältet ännu starkare, och den låter magnetfältet sprida sig till den andra sidan, där det också finns en spole. Nu förändras magnetfältet inne i den högra spolen också.

Då kan spolen inte göra annat än att ryckas med!

Elektronerna inne i koppartråden, som känner av magnetfältet börjar röra på sig — och elektroner som rör på sig är en elektrisk ström. Vi har inducerat en ström i högerspolen.

Till vänster var det ström som skapade ett magnetfält, och till höger skapar magnetfältet en ström. Järnkärnan både förstärker magnetfältet, och för över det från den ena spolen till den andra.

Ganska elegant, eller hur?

Transformera spänning

Men var det bara att föra över ström vi var ute efter, så hade vi lika gärna kunnat lägga en ledare från vänster till höger, så var vi klara, men vi vill ju sänka spänningen också och det är nu det spelar roll hur många varv ledaren är lindad på varje spole.

Den sida som har flest varv, är där den som kommer att ha högst spänning. Och nu vill vi minska spänningen, så det skall vara färre varv på högra spolen än på den vänstra.

Den vänstra spolen, som strömmen kommer in i först, kallas för primärspole och den högra kallar vi sekundärspole. Vi har 230 volt i primärspolen, och vill ha 5.

Förhållandet, eller proportionen, mellan spänningen i de två spolarna skall vara detsamma, som förhållandet mellan antalet varv. Och proportioner skriver vi som ett bråk: Sekundärspänningen genom primärspänningen.

Om vi nu vet att primärspolen är lindad 460 varv, hur många lindningar måste sekundärspolen ha?

Kalla sekundärspolens lindningar för x, och lös ekvationen. Den sekundära spolen ska ha tio varv för att minska spänningen, så att vi kan ladda telefonen. Nu har vi transformerat spänningen från 230 till 5 volt. Snurrar vi på fler varv på sekundärspolen, så att den har, säg 920 varv, så drar vi upp spänningen.

Men vänta nu. Var kommer den ökade spänningen ifrån? Vi kan ju inte skapa ny energi ur tomma intet, eller hur?

Jo, när vi ökar spänningen, så sjunker samtidigt strömmen. Dubbelt så hög spänning, ger hälften så stor ström. Eller, inte riktigt. En del av effekten läcker ut som värme också. Du kan känn efter själv!

Tranformatorn.

Bra att ha när man vill öka eller minska spänningen i växelström.

Eller för att värma fötterna på en kall morgon.

Sammanfattning

Vi ökar eller minskar spänningen med en tranformator.
När man lindar en ledare runt en järnkärna kallas det en spole.
Om man lägga på en spänning, skapas ett starkt magnetfält runt en spole (primärspolen), som kan förändra magnetfältet i en annan spole (sekundärspolen). På så sättet skapar man spänning in den andra spolen.
Förhållandet mellan spänningen i de två spolarna är detsamma, som förhållandet mellan antalet varv.
När vi ökar spänningen, så sjunker strömmen. Dubbelt så hög spänning, ger nästan hälften så stor ström, och lite spillvärme.

المحول