Transformador ideal bajo carga

Un transformador transfiere energía entre devanados mediante un flujo magnético variable. El primario recibe alimentación y el secundario alimenta la carga. No hace falta que exista una conexión eléctrica entre ambas bobinas. En el modelo ideal todas las espiras enlazan el mismo flujo: cada espira tiene la misma tensión inducida y más espiras dan mayor tensión.

Definimos a = N1/N2, donde 1 identifica el primario y 2 el secundario. En régimen sinusoidal, las magnitudes RMS cumplen V1/V2 = a; despejando, V2 = V1/a. No cambies el orden de las espiras a mitad del cálculo. Estas relaciones suponen acoplamiento perfecto, resistencias y dispersión despreciables, sin pérdidas en el núcleo.

La ley de Faraday relaciona la fem con la rapidez de cambio del flujo: e = −N·dΦ/dt. Un flujo sinusoidal máximo tiene derivada cero; su fem inducida es entonces cero. Al pasar el flujo por cero, su rapidez de cambio es máxima en magnitud. Nuestra animación normaliza las curvas por separado y elige Φ = Φmáx·cos θ; por eso e es proporcional a sin θ. No es una simulación de saturación ni una lectura de voltímetros.

Con carga y despreciando la corriente de magnetización, las magnitudes cumplen I1/I2 = N2/N1 = 1/a. La corriente secundaria la fija la carga: con una resistencia R, I2 = V2/R. La corriente primaria correspondiente resulta I1 = I2/a. Elevar tensión no crea energía: para la carga resistiva, V1·I1 = V2·I2. Con desfase entre tensión y corriente, la potencia activa requiere además el factor de potencia.

Si mantienes alimentación y espiras, duplicar la resistencia de carga conserva V2 en este modelo, pero reduce corrientes y potencia a la mitad. Estas relaciones no predicen calentamiento, saturación, regulación, aislamiento ni capacidad nominal. No conectes el modelo a una fuente continua ni uses sus resultados como autorización para energizar un montaje.