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Pour un transformateur non idéal avec le même nombre de spires pour sa bobine primaire et sa bobine secondaire, lequel des graphiques suivants représente la relation entre la puissance d’entrée 𝑃 indice 𝑤 𝑝 et la puissance de sortie 𝑃 indice 𝑤 𝑠? Supposez que les deux axes sont dessinés avec la même échelle. Est-ce le graphique (A), (B), (C) ou (D)?
Cette question concerne la puissance d’entrée et de sortie des bobines d’un transformateur non idéal. Même si nous ne connaissons que les transformateurs idéaux, nous pouvons toujours utiliser cette connaissance pour tirer des conclusions raisonnables sur un transformateur non idéal.
Pour commencer, rappelons qu’avec un transformateur idéal, aucune énergie n’est perdue lorsqu’elle est transférée de la bobine primaire, ou d’entrée, vers la bobine secondaire ou de sortie. Il convient de noter qu’en disant que de l’énergie est perdue, nous voulons dire qu’elle est dissipée ou gaspillée dans l’environnement, de sorte qu’elle n’est plus utile au transformateur. Puisqu’un transformateur idéal est parfaitement efficace, on peut dire que la puissance d’entrée est égale à la puissance de sortie.
Le problème c’est qu’un transformateur idéal comme celui-ci n’existe pas dans la vie réelle. Donc, de manière plus réaliste, pour un transformateur non idéal, il y a une certaine quantité d’énergie qui est dissipée, généralement sous forme de chaleur. Pour cette raison, les puissances des bobines principale et secondaire ne sont pas égales. La puissance d’entrée est supérieure à la puissance de sortie. Et c’est exactement ce qui se passe. Même si nous augmentions la puissance fournie à la bobine primaire, la puissance de la bobine secondaire augmenterait également, mais elle serait toujours inférieure à la puissance d’entrée en raison de la perte d’énergie pendant le transfert.
En gardant cela à l’esprit, regardons les options de réponse. Nous devons choisir un graphique qui obéit toujours à cette relation : 𝑃 entrée est plus grande que 𝑃 sortie. Maintenant, cette question utilise une notation différente pour représenter l’entrée et la sortie, ou la puissance des bobines primaire et secondaire. Donc, pour éviter toute confusion, nous pouvons simplement noter que l’axe horizontal de chaque graphique représente la puissance d’entrée et l’axe vertical la puissance de sortie.
Maintenant, commençons par regarder la réponse (B). On nous a dit que les axes vertical et horizontal ont la même échelle. Ainsi, puisque cette ligne tracée fait un angle de 45 degrés avec l’axe horizontal, elle montre que les puissances d’entrée et de sortie ont un rapport de un sur un. Par conséquent, ce graphique suggère que les puissances d’entrée et de sortie sont égales, mais nous savons que cela ne peut pas être vrai pour un transformateur non idéal. Nous devrions éliminer la réponse (B).
Ensuite, nous pouvons rapidement exclure la réponse (D) car le graphique montre que la puissance de sortie diminue à mesure que la puissance d’entrée augmente, ce qui constituerait un très mauvais transformateur. Éliminons cette option.
En continuant, la réponse (A) indique que la puissance de sortie est supérieure à la puissance d’entrée. Ce n’est même pas théoriquement possible, car cela violerait la loi de conservation de l’énergie. Pour un transformateur non idéal, nous savons que la puissance de sortie doit être inférieure à la puissance d’entrée. Nous devrions donc également éliminer cette option de réponse.
Cela nous laisse avec la réponse (C). Nous savons que cela doit être le graphique correct car c’est le seul qui montre que la puissance de sortie est inférieure à la puissance d’entrée en raison de l’énergie dissipée pendant le transfert. La réponse (C) est donc la bonne réponse.
