變壓器

變壓器改變交流電的電壓，把它升高或降低。兩個線圈共用一個鐵芯；交流電在其中一個裡出現，就以不同的電壓出現在另一個裡。輸電線上的 20,000 V 就是這樣變成你插座上的 120 V。它回答了一個很實際的問題：我們怎麼改變交流電的電壓？

精確地說，變壓器靠互感運作：一次線圈（primary，N_p 匝）通著交流電，它變化的磁通量透過共用的鐵芯貫穿二次線圈（secondary，N_s 匝）。電壓遵循匝數比，V_s / V_p = N_s / N_p——二次匝數愈多、電壓升得愈高，愈少則降。對理想（無損耗）變壓器，輸入功率等於輸出功率，所以 V_p I_p = V_s I_s，這表示把電壓「升高」就會把電流「降低」。

變壓器讓交流電網成為可能：升壓以進行低損耗輸送（電流愈小，導線裡的 I^2 R 發熱就愈少），再降壓以安全供電。誠實的重點是：變壓器「只」對交流電有效，因為穩定直流不產生變化的磁通量、二次側毫無反應；而且它從不創造能量——升高電壓總是同步降低電流。真實的變壓器效率通常在 95 到 99% 之間，並非完美。