小型變壓器
變壓器原理圖
變壓器的基本結構是兩組線圈，分別繞在同一個鐵芯上。輸入電能的一邊叫“原線圈”，也叫“初級線圈”；輸出電能的一邊叫“副線圈”，也叫“次級線圈”。鐵芯由具有良好導磁性的鐵磁材料製成。變壓器為什麼能改變電壓呢？要了解這個問題，我們首先要從電流的磁效應說起。
1820年4月的一天晚上，丹麥物理學家漢斯·奧斯特（H.C.Oersted）在給學生上課時，突然來了靈感，他把一根通了電的導線平行的放置在了一個小磁針上。令人驚奇的現象發生了，小磁針緩緩轉到了和導線垂直的方向。他改變電流的方向，磁針的偏轉方向也隨之改變。奧斯特看到這個現象非常的興奮，他意識到電和磁存在著某種內在的聯繫，是可以互相轉化的。三個月後，奧斯特發表了僅有4頁紙的簡短論文《關於磁針上電流碰撞的實驗》，向世界宣佈了電流的磁效應。這一天是1820年7月21日，在這一天，奧斯特揭開了電磁學的序幕，標誌著電磁學時代的到來。
漢斯·奧斯特
既然電流能夠產生磁場，那麼磁場也一定能產生電流。時任英國皇家學院實驗室總監的法拉第對此產生了極大熱情，轉向電磁學研究。然而從電生磁到磁生電，整整耗費了法拉第10年的時間。直到1881年8月29日，通過下圖的實驗裝置，法拉第終於發現只有變化的磁場才能產生變化的電流，由此揭開了電磁感應的原理。而這個實驗裝置，也就是世界上的第一個變壓器。同年10月28日，法拉第發明了人類有史以來的第一個發電機——圓盤發電機，人類文明史上的電力時代從此開端。值得敬佩的是，偉大的物理學家法拉第因為家境貧寒，只上過兩年小學，完全是靠著驚人的毅力通過自學，成為了著名的物理學家和化學家。
偉大的物理學家——邁克爾·法拉第
法拉第的電磁感應線圈
當然這裡面還有一個小插曲，美國著名科學家亨利在1830年時，就發現了磁生電的現象。當時正直假期，他利用下圖的裝置實驗時發現，合上開關K會使檢流計（一種簡單的電流表）的指針擺動；而斷開開關時，檢流計會向相反的方向擺動。亨利實驗是電磁感應現象的另一個關鍵實驗，然而亨利做事謹慎，沒有急於發表成果，假期結束後他只好把這個事擱置了。所以是法拉第率先公佈了電磁感應實驗，電磁感應的發現人也就歸功於法拉第了。
亨利的實驗裝置
兩個實驗都解釋了這樣的一個原理：變化的磁場能夠產生變化的電流，這一原理更加規範的表述為只要穿過閉合電路的磁通量發生變化，閉合電路中就會產生感應電流。我們來回顧一下我們開頭的問題，為什麼變壓器能改變電壓呢？因為通過原邊的變化的電流產生了變化的磁場，這個磁場通過鐵心傳導到了副邊，在副邊的線圈中感應出了電壓。而原邊產生磁場的強弱，與原邊的圈數（又叫匝數）成正比，圈數越多，電流越大。而磁場在副邊感應出的電壓，同樣和副邊的圈數成正比。因此只要控制好原邊和副邊的圈數比，就能成比例的改變電壓大小了。
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