最終更新: 2026-06-15

変圧器の巻数比

変圧器は、共通の鉄心に2つのコイルを巻くことで電圧を変えます。巻数の比が電圧の変化量を決めます。理想変圧器では、巻数比・電圧比・電流比の逆数がすべて等しくなります。

$$\frac{N_p}{N_s} = \frac{V_p}{V_s} = \frac{I_s}{I_p}$$

このページでは一次・二次の巻数、一次電圧、一次電流を入力すると、巻数比・二次電圧・二次電流を返します。

昇圧と降圧

巻数比 $n = N_p/N_s$ が変圧器の種類を示します。

巻数比 $n$	作用	種類
1より大きい	電圧が下がり、電流が上がる	降圧
1より小さい	電圧が上がり、電流が下がる	昇圧
ちょうど1	電圧は変わらない	絶縁

理想変圧器は電力を保存するため、電圧と電流は常に逆向きに変化します。

計算式

$$V_s = V_p \cdot \frac{N_s}{N_p} \qquad I_s = I_p \cdot \frac{N_p}{N_s}$$

計算例

一次1000巻、二次100巻の変圧器に、一次側で120 V・0.5 A を加えます。

$$\begin{aligned} n &= \frac{N_p}{N_s} = \frac{1000}{100} = 10 \\ V_s &= V_p \cdot \frac{N_s}{N_p} = 120 \times \frac{100}{1000} = 12\ \text{V} \\ I_s &= I_p \cdot \frac{N_p}{N_s} = 0.5 \times \frac{1000}{100} = 5\ \text{A} \end{aligned}$$

出力電力 $V_s I_s = 12 \times 5 = 60\ \text{W}$ は、入力電力 $V_p I_p = 120 \times 0.5 = 60\ \text{W}$ と一致します。当然そうなるはずです。

電力の保存

理想変圧器では二次電力が一次電力に等しいため、電圧を10分の1に下げると電流は同じ10倍になります。このトレードオフが電力網の基盤です。電力は長距離送電のために非常に高い電圧へ昇圧され、これにより電流と線路の抵抗損失が低く保たれ、家庭や事業所で使うために再び降圧されます。

適用範囲

上記の関係は損失のない理想的な変圧器を表しています。実際の変圧器は銅の巻線の抵抗や鉄心のヒステリシス損・渦電流損のために数パーセントの電力を失うため、負荷時の二次電圧は理想値よりわずかに低くなります。また変圧器は交流でのみ動作し、一定の直流入力では磁界が変化せず出力も生じません。

よくある質問 (FAQ)

変圧器の巻数比の式は何ですか

理想変圧器では巻数比は電圧比に等しく、n = Np/Ns = Vp/Vs となります。Np と Ns は一次・二次の巻数です。したがって二次電圧は Vs = Vp·Ns/Np です。一次1000巻、二次100巻で120 V を入力すると、比は10で出力は12 V になります。

昇圧変圧器と降圧変圧器はどう違いますか

降圧変圧器は一次巻数が二次より多く（巻数比が1より大きく）、電圧を下げて電流を上げます。昇圧変圧器は一次巻数が少なく（比が1より小さく）、その逆を行います。巻数比がちょうど1なら絶縁変圧器で、電圧を変えずに2つの回路を電気的に分離します。

変圧器を通ると電流はどう変わりますか

電流は電圧とは逆向きに変化し、Is = Ip·Np/Ns となります。電力が保存されるため、電圧を半分にする降圧変圧器では使える電流がおよそ2倍になります。溶接のような大電流用途で降圧変圧器が使われ、送電では昇圧変圧器で電流を下げて線路損失を減らすのはこのためです。

変圧器は電力を生み出しますか

生み出しません。理想変圧器は電力を保存し、二次電力 Vs·Is は一次電力 Vp·Ip に等しくなります。電圧で得た分は電流で失い、その逆も成り立ちます。実際の変圧器は巻線の抵抗損失と鉄心の磁気損失のためわずかに100 %を下回りますが、よく設計された電力用変圧器の効率は通常95 %を超えます。