W transformatorze jednofazowym obowiązuje podstawowa zależność transformacji: stosunek napięć jest w przybliżeniu równy stosunkowi liczby zwojów, czyli U1/U2 ≈ N1/N2. Dla transformatora 230 V/14,6 V mamy k ≈ 230/14,6 ≈ 15,75, więc uzwojenie pierwotne musi mieć wyraźnie większą liczbę zwojów niż uzwojenie wtórne.
Drugi krok to dobór średnicy (przekroju) drutu. Tu kluczowe jest to, że przekrój dobiera się do natężenia prądu, a nie do samego napięcia. Przy mocy znamionowej S = 200 VA prądy wynoszą w przybliżeniu:
- I1 = S/U1 ≈ 200/230 ≈ 0,87 A (uzwojenie pierwotne),
- I2 = S/U2 ≈ 200/14,6 ≈ 13,7 A (uzwojenie wtórne).
Widać, że prąd wtórny jest wielokrotnie większy. Większy prąd oznacza większe straty cieplne w przewodzie (zjawisko nagrzewania) i większe ryzyko przegrzania, jeśli przekrój będzie zbyt mały. Dlatego uzwojenie wtórne wykonuje się grubszym drutem, a uzwojenie pierwotne — cieńszym drutem.
Stąd poprawne zestawienie cech uzwojenia pierwotnego w transformatorze obniżającym jest następujące: mniejsza średnica drutu (bo mniejszy prąd) oraz większa liczba zwojów (bo wyższe napięcie).
Pozostałe odpowiedzi są błędne, bo łączą cechy w sprzeczny sposób:
- Opcje z "większą średnicą" przypisują uzwojeniu pierwotnemu grubszy drut, choć prąd w pierwotnym jest mniejszy niż w wtórnym przy tej samej mocy.
- Opcje z "mniejszą liczbą zwojów" przeczą zależności U1/U2 ≈ N1/N2 dla transformatora obniżającego, gdzie uzwojenie pierwotne ma więcej zwojów.
- Wariant "mniejsza średnica i mniejsza liczba zwojów" miesza poprawny wniosek o średnicy z błędnym wnioskiem o zwojach.
Wskazówka egzaminacyjna: w takich zadaniach zawsze rozdziel dwa pytania: (1) zwoje wynikają z napięć, (2) średnica drutu wynika z prądów obliczonych z mocy i napięcia.
