Una aplicación muy importante de la inducción electromagnética son los transformadores. Un transformador es un dispositivo que permite transferir la energía eléctrica de un circuito (bobina) a otro, modificando la intensidad y la tensión de la corriente.

La base de su funcionamiento es la inducción mutua, que consiste en la aparición de una fem inducida en un circuito, cuando se produce una variación de corriente en otro circuito próximo.

Imagen 29. BillC. Creative commons.

Un transformador está formado por dos bobinas enrolladas sobre un núcleo de hierro común. El núcleo de hierro se usa para que el campo magnético sea más intenso en el interior de las bobinas, debido a las propiedades ferromagnéticas del hierro. La acción de este núcleo consigue que el flujo que atraviesa cada espira sea el mismo en las dos bobinas.

Sobre una de las bobinas del transformador (primario) se hace circular una corriente alterna cuya tensión se quiere transformar. Ésta produce un flujo magnético variable en la segunda bobina (secundario) y, por lo tanto, una fem inducida con la misma frecuencia que la corriente que circula por el primario. Por la segunda bobina circula así la corriente transformada con una tensión diferente.

A la bobina del primario se le aplica una tensión alterna V_p y entonces aparece un flujo variable en el interior de la bobina. De acuerdo con la ley de Faraday la tensión en el primario es:

Como el flujo que atraviesa cada espira es el mismo en las dos bobinas, la fem inducida en la bobina del secundario, y por tanto la tensión (voltaje) V_s en los bornes del secundario, será:

Dividiendo las dos expresiones anteriores,

Esta ecuación relaciona las tensiones en los bornes del primario y del secundario con el número de espiras del primario y del secundario. La razón entre el número de espiras del secundario Ns y del primario Np ( )se denomina relación de transformación.

Puedes ver una simulación del funcionamiento del transformador pulsando sobre Transformer.

La simulación te permite modificar la tensión (voltaje) de entrada y el número de espiras del primario y del secundario (está en inglés pero es de fácil comprensión).

Las pérdidas de energía en el proceso de transformación son muy pequeñas y en un transformador ideal se pueden despreciar. En este caso, la potencia de la corriente de entrada es igual a la potencia de la corriente de salida: (Recuerda que la potencia es el producto del voltaje por la intensidad).

Imagen 31. Hanspore. Creative commons.

y despejando:

Observa que la tension y la intensidad son inversamente proporcionales. Un transformador elevador aumenta la tensión pero disminuye la intensidad de la corriente, mientras que un transformador reductor disminuye la tensión pero aumenta la intensidad.

Si la corriente eléctrica que se utiliza es trifásica, los transformadores son también de tres fases como el de la imagen.