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Vidéo question :: Déterminer le courant de sortie d’un transformateur Physique • Troisième secondaire

Un transformateur abaisseur 100% efficace possède 100 tours sur sa bobine principale et 20 tours sur sa bobine secondaire. La différence de potentiel d’entrée est de 250 V et la puissance d’entrée est de 7500 W. Quel est le courant de sortie ?

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Transcription de la vidéo

Un transformateur abaisseur efficace à 100 pour 100 possède 100 tours sur sa bobine principale et 20 tours sur sa bobine secondaire. La différence de potentiel d’entrée est de 250 volts et la puissance d’entrée est de 7500 watts. Quel est le courant de sortie ?

Commençons donc par souligner toutes les informations importantes de la question. Eh bien, tout d’abord, nous savons que nous avons un transformateur qui est efficace à 100 pour 100. Nous savons également que c’est un transformateur abaisseur. Mais nous pouvons aussi voir cela grâce au nombre de tours sur la bobine primaire et secondaire. Le primaire a 100 tours et le secondaire a 20 tours. Par conséquent, il doit s’agir d’un transformateur abaisseur. Il a plus de tours sur la bobine primaire que sur la secondaire.

Nous savons également que la différence de potentiel d’entrée est de 250 volts et que la puissance d’entrée est de 7500 watts. Ce qu’on nous demande de faire, c’est de trouver le courant de sortie. Maintenant, nous pouvons dessiner un schéma ici. Alors faisons-le.

Et le voici. Alors, un transformateur se compose généralement d’une bobine primaire, ici dessinée en orange, d’une bobine secondaire, dessinée en rose, et du noyau, qui est généralement en fer dessiné en bleu. Ici, nous avons également étiqueté toutes les grandeurs qui nous sont données dans la question. Par exemple, 𝑉 indice 𝑖 ou la différence de potentiel d’entrée a été étiquetée comme 250 volts. Aussi, la puissance d’entrée 𝑃 indice 𝑖 est de 7500 watts. Dans la question, on nous a demandé de calculer 𝐼 indice 𝑜 soit le courant de sortie.

Nous pouvons également étiqueter le nombre de tours sur la bobine primaire comme 𝑁 indice 𝑖, nombre indice input. Et la bobine secondaire sera 𝑁 indice 𝑜, nombre indice output. Maintenant, nous savons que ce transformateur est efficace à 100 pour 100. On nous le dit dans la question. Cela signifie qu’il ne dissipe pas d’énergie dans son environnement. Toute l’énergie reste dans le système.

Par conséquent, la puissance ne doit pas changer d’un côté à l’autre. C’est parce que la puissance est le taux de transfert d’énergie. Et si nous ne perdons aucune énergie dans l’environnement, alors la puissance qui correspond à la quantité d’énergie transférée par unité de temps doit être la même des deux côtés. En utilisant cette logique, nous savons que la puissance de sortie 𝑃 indice 𝑜 est également de 7500 watts, comme pour le côté primaire. Et c’est une propriété des transformateurs idéaux ou efficaces à 100 pour 100. Ils ne perdent pas leur puissance.

Dans la vraie vie bien sûr, les transformateurs idéaux sont difficiles à fabriquer car il y aura toujours une forme de perte telle que des pertes résistives dans le fil ou des courants de Foucault formés dans le noyau de fer, des choses comme ça. Mais dans cette question, nous supposons que nous avons un transformateur idéal 100 pour 100 efficace. Alors allons-y.

Nous savons donc quelle est la puissance des deux côtés du transformateur - la tension du côté primaire. Et nous voulons savoir quel est le courant du côté secondaire. Pour ce faire, nous pouvons d’abord déterminer quelle est la tension du côté secondaire. Cela peut être fait en utilisant l’équation du transformateur.

L’équation du transformateur décrit essentiellement le rôle d’un transformateur. Donc, dans ce cas, nous avons un transformateur abaisseur, ce qui signifie que la tension d’un côté à l’autre est abaissée. Plus précisément, cela signifie que le rapport des tensions des deux côtés est le même que le rapport du nombre de spires des deux côtés. Maintenant, c’est une phrase très longue et compliquée. Mais c’est beaucoup plus facile à comprendre quand on l’écrit en symboles.

Et cela se trouve être 𝑉 indice 𝑜 sur 𝑉 indice 𝑖, le rapport des tensions de sortie et d’entrée, est égal à 𝑁 indice 𝑜 sur 𝑁 indice 𝑖, le rapport du nombre de tours dans chaque bobine. Et c’est là toute l’utilité d’un transformateur. Il modifie la tension d’un côté à l’autre, en fonction du rapport du nombre de bobines de chaque côté.

Nous pouvons donc prendre cette équation et la réorganiser pour savoir quelle est la tension côté sortie. Si nous multiplions les deux côtés de l’équation par la tension d’entrée 𝑉 indice 𝑖, alors nous obtenons 𝑉 indice 𝑜 est égal à 𝑉 indice 𝑖 multiplié par le rapport du nombre de tours 𝑁 indice 𝑜 sur 𝑁 indice 𝑖. Nous pouvons alors insérer nos nombres 𝑉 indice 𝑖 étant 250 volts, 𝑁 indice 𝑜 étant 20, et 𝑁 indice 𝑖 étant 100. Et cela nous donne une valeur pour la tension de sortie de 50 volts. Nous pouvons donc écrire cette information utile sur le côté secondaire dans notre schéma.

Maintenant, nous avons la tension du côté secondaire et nous avons la puissance du côté secondaire. Nous devons maintenant travailler sur le courant du côté secondaire. À ce stade, nous pouvons ignorer le côté primaire. Nous avons toutes les informations possibles de ce côté. Nous devons donc nous concentrer uniquement sur la partie rose maintenant. Nous devons trouver une relation qui relie la tension, le courant et la puissance - dans ce cas, du côté secondaire.

On peut rappeler que la puissance dans un circuit est simplement donnée par la tension multipliée par le courant. Nous pouvons donc prendre cette relation et la réorganiser pour trouver le courant. Si nous divisons les deux côtés de l’équation par la tension 𝑉, alors nous obtenons que la puissance divisée par la tension est égale au courant.

Maintenant, dans ce cas, nous nous intéressons à la puissance, la tension et au courant du côté secondaire de la bobine ou du côté de la sortie. Nous pouvons donc ajouter l’indice 𝑜 pour toutes ces valeurs. Ensuite, il suffit d’insérer nos valeurs de la puissance de sortie et la tension de sortie. Et cela nous amène à notre réponse finale, le courant de sortie est de 150 ampères.

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