Transformer mempunyai dua gegelung yang dililit pada teras besi yang sama. Arus ulang-alik dalam gegelung pertama, iaitu primer, menghasilkan medan magnet yang sentiasa bertukar arah. Teras besi membawa medan berubah ini ke gegelung kedua, iaitu sekunder.
Oleh sebab medan yang melalui sekunder sentiasa berubah, ia mengaruh voltan di dalamnya, satu kes aruhan elektromagnet. Sebesar mana voltan itu bergantung pada bilangan lilitan. Jika sekunder mempunyai lebih banyak lilitan daripada primer, voltan dinaikkan; jika lebih sedikit, voltan diturunkan. Voltan berada dalam nisbah yang sama seperti lilitan.
Transformer hanya berfungsi dengan arus ulang-alik, kerana arus tetap memberi medan tetap dan tidak mengaruh apa-apa. Beginilah grid menaikkan voltan untuk penghantaran cekap merentasi Malaysia dan menurunkannya semula untuk penggunaan selamat di rumah.
Dalam SPM, anda patut mengaitkan nisbah lilitan dengan nisbah voltan dan menerangkan mengapa arus ulang-alik diperlukan.
Salah faham biasa
- Transformer boleh menaikkan voltan arus terus -> Arus terus yang tetap memberi medan tidak berubah dan tidak mengaruh voltan; transformer memerlukan arus ulang-alik.
- Transformer mencipta tenaga tambahan apabila menaikkan voltan -> Menaikkan voltan menurunkan arus; tenaga terpelihara, kecuali kehilangan kecil.
- Teras besi membawa arus dari satu gegelung ke gegelung lain -> Gegelung tidak bersambung secara elektrik; teras membawa medan magnet yang berubah.
Fizik di sebaliknya
Transformer berfungsi melalui aruhan saling. Arus ulang-alik dalam gegelung primer menghasilkan medan magnet yang sentiasa berbalik arah, dan teras besi lembut membawa medan berubah ini ke gegelung sekunder, lalu mengaruh voltan padanya.
Bagi transformer unggul, voltan mempunyai nisbah yang sama dengan bilangan lilitan: voltan primer dibahagi voltan sekunder sama dengan lilitan primer dibahagi lilitan sekunder, semua voltan dalam volt (V). Jika primer 1200 lilitan dibekalkan 240 V dan sekunder mempunyai 60 lilitan, maka voltan sekunder = 240 V × (60 ÷ 1200) = 12 V, iaitu penurunan.
Transformer unggul juga mengekalkan kuasa, jadi voltan primer × arus primer = voltan sekunder × arus sekunder, dengan arus dalam ampere (A) dan kuasa dalam watt (W). Transformer sebenar kehilangan sedikit tenaga akibat pemanasan gegelung, arus pusar dan histeresis dalam teras, jadi kecekapan = (kuasa keluaran ÷ kuasa masukan) × 100% sentiasa kurang daripada 100%.
Lihat dalam kehidupan harian
Pengecas telefon atau komputer riba mengandungi transformer yang menurunkan bekalan sesalur 240 V kepada beberapa volt yang selamat digunakan peranti. Loceng pintu dan banyak lampu taman voltan rendah berfungsi dengan cara yang sama.
Pada skala jauh lebih besar, grid negara bergantung pada transformer. Stesen jana kuasa menjana pada voltan sederhana, tetapi transformer penaik menaikkannya kepada beratus kilovolt sebelum elektrik bergerak menerusi talian penghantaran merentasi negara.
Voltan tinggi bermakna arus lebih kecil bagi kuasa yang sama, jadi jauh lebih sedikit tenaga terbazir memanaskan kabel. Berhampiran pekan dan rumah, transformer penurun menurunkan semula voltan kepada 240 V yang digunakan di soket.
Perhatikan bahawa transformer hanya berfungsi dengan arus ulang-alik. Arus terus yang tetap memberi medan magnet yang tetap dan tidak berubah, dan medan yang tidak berubah menerusi sekunder tidak mengaruh sebarang voltan, sebab itu pengecas dibina untuk sesalur a.u.
Bagaimana ia muncul dalam SPM
Dalam Kertas 2 anda kerap diminta menyatakan fungsi transformer, menerangkan bagaimana medan magnet berubah mengaruh voltan dalam sekunder, dan mengira voltan, bilangan lilitan atau arus yang tidak diketahui menggunakan hubungan nisbah lilitan dan kuasa. Ingat tiada helaian rumus, jadi anda perlu mengingati hubungan ini sendiri.
Soalan sering meminta anda membezakan transformer penaik dan penurun daripada lilitan yang diberi, dan menerangkan mengapa arus ulang-alik diperlukan. Soalan berstruktur juga mungkin meminta anda mencadangkan cara meningkatkan kecekapan, seperti menggunakan teras berlamina atau lilitan tebal berintangan rendah.
Topik ini bersebelahan dengan aruhan elektromagnet serta penjanaan dan penghantaran elektrik, jadi anda patut bersedia mengaitkan transformer dengan sebab penghantaran voltan tinggi mengurangkan kehilangan kuasa dalam kabel.
Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)