Un transformateur 20:1 transforme cinq ampères en un quart d'ampère

Un transformateur ne fait rien du tout en courant continu

Tout l'appareil fonctionne parce qu'un champ magnétique variable induit une tension dans le second enroulement, et un courant constant produit un champ constant, qui n'induit rien. Branche un transformateur secteur sur une batterie de même tension et le primaire se comporte comme ce qu'il est physiquement — une longue bobine de fil fin, de très faible résistance — et appelle tout le courant que la batterie peut fournir jusqu'à ce que quelque chose lâche. C'est la raison pratique pour laquelle un transformateur appartient au courant alternatif, et pour laquelle les systèmes en continu ont besoin de convertisseurs à découpage, qui fabriquent électroniquement un champ variable avant de pouvoir user du même tour.

L'équilibre idéal n'est jamais tout à fait atteint

Soixante watts entrants et soixante sortants supposent un transformateur parfait, et un transformateur réel perd quelques pour cent dans la résistance des enroulements et dans l'échauffement du noyau de fer. Les pertes du noyau existent même à vide, raison pour laquelle un transformateur laissé branché sans charge est tiède et consomme pour rien. Le rendement dépend aussi de la charge : un transformateur proche de son calibre est en général à son meilleur, quand un autre qui délivre un dixième de ce pour quoi il a été conçu gaspille une bien plus grande fraction de ce qu'il appelle. Tout chiffre calculé à partir du seul rapport de transformation est donc un plafond de ce que le secondaire peut fournir, non une promesse.

Questions fréquentes

Peut-on utiliser le même transformateur à l'envers ?

Électriquement, la physique est symétrique — injecte 12 volts dans l'enroulement 12 volts et 240 apparaissent de l'autre côté — mais la construction ne l'est pas. L'enroulement basse tension est bobiné en gros fil avec peu d'isolant, car il n'a jamais été prévu pour tenir 240 volts, et le côté haute tension est en fil fin, incapable de porter le courant qu'un branchement inversé réclamerait. Les appareils conçus pour cela, comme les transformateurs d'isolement à enroulements égaux, le disent ; tout le reste utilisé à l'envers sort du domaine pour lequel son isolation a été dimensionnée, et le mode de défaillance n'a rien de doux.

Pourquoi transporte-t-on l'électricité en haute tension ?

Parce que la perte dans un câble dépend du carré du courant, et que le transformateur permet de choisir le courant. Transporter une puissance donnée sous une tension vingt fois supérieure, c'est un vingtième du courant, et un vingtième du courant dissipe un quatre-centième de la chaleur dans le même conducteur. Ce seul rapport explique que le transport longue distance se fasse sous des centaines de milliers de volts et redescende par paliers jusqu'à la maison, et il fait du transformateur sans doute la pièce d'ingénierie électrique du dix-neuvième siècle la plus lourde de conséquences.