Ph9 Transformator

Wir haben zuletzt kennengelernt, dass die Änderung der Stärke eines Magnetfels in einem Leiter eine Induktionsspannung hervorruft. Dies wird in diesem Video

wiederholt.

  Aufgabe 1

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an und notiere die gemachten Aussagen.

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1. In einer Spule wird eine Spannung induziert, wenn sich in ihr das Magnetfeld ändert.
2. Ein Trafo besteht aus einer Feldspule und einer Induktionsspule, die durch einen gemeinsamen Eisenkern gekoppelt sind. Der Eisenkern verstärkt die magnetissche Wirkung.
3. Legt man an die Feldspule eine Wechselspannung, so wird dauerhaft in der Induktionsspule eine Spannung induziert.
4. Der gemeinssame Eisenkern hat U-Form und wird oben durch ein Joch geschlossen, dadurch wird das Magnetfeld im Eisenkern eingeschlosssen.

5. Haben Feld- und Induktionsspule unterschiedliche Windungszahlen so kann man die Spannung an der Induktionsspule ändern. Hat die Induktionsspule mehr Windungen als die Feldspule, so wird die Spannung an der Induktionsspule größer, hat sie weniger Windungen, so wird die Spannung kleiner.

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Merke Ein Transformator besteht aus zwei Spulen und einem gemeinsamen Eisenkern. Die der Spannungsquelle zugewandte Seite heißt Primärseite, die Seite, an der der Verbraucher hängt, heißt Sekundärseite. Die Wirkungsweise eines Transformators lässt sich beschreiben: Eine Wechselspannung auf der Primärseite des Transformators bewirkt ein sich wechselndes Magnetfeld im Eisenkern. Das sich dauernd ändernde Magnetfeld induziert auf der Sekundärseite des Transformators eine Spannung.

Wie funktioniert das mit dem Herunter- bzw. Herauftransformieren?

Schaue dir hierzu diesen Video

an.

Merke Hat die Primärspule eines Transformators n1 Windungen und die Sekundärspule n2 Windungen, dann gilt, wenn an der Primärseite die Spannung U1 anliegt für U1 und die Induktionsspannung U2 auf der Sekundärseite $\frac{U_1}{U_2} = \frac {n_1}{n_2}$ Mit einem Transformator kann man Spannungen hoch- bzw. heruntertransformieren.

  Aufgabe 2

1. An einem Transformator liegt die Primärspannung U₁ = 230 V. Die Prinmärspule hat 460 Windungen. Wie viele Windungen muss die Sekundärspule haben, wenn auf der Sekundärseite die Spannung U₂ = 5 V sein soll?

2. Die Spannung zum Zünden einer Zündkerze im Auto beträgt ca. 24000 V. Das Hochtransformieren der Batteriespannung U₁ = 12 V übernimmt der Zündtransformator mit der Zündspule. Er hat auf der Primärseite n₁ = 200 Windungen. Wie viele Windungen hat er auf der Sekundärseite?

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1. $\frac{230V}{5V} = \frac {460}{n_2}$, also n₂=10.

2. $\frac{12V}{24000V} = \frac {200}{n_2}$, also n₂=400000.

Bei einem idealen Transformator treten keine Verluste durch Ohmsche Widerstände auf. Man kann davon ausgehen, dass die elektrische Leistung P₁, die auf der Primärseite zur Verfügung gestellt wird, vollständig als elektrische Leistung P₂ auf der Sekundärseite ankommt. Es ist P₁ = P₂.
Die elektriche Leistung P ist durch P = U·I gegeben. Es ist also P₁ = U₁·I₁ und P₂ = U₂·I₂ und da keine Verluste auftreten U₁·I₁ = U₂·I₂.
Auf der Sekundärseite fließt nur Strom, wenn ein Verbraucher angeschlossen ist. Dann gilt: Bringt man für die Gleichgung U₁·I₁ = U₂·I₂ die Stromstärken I₁ und I₂ auf die linke Seite und die Spannungen U₁ und U₂) auf die rechte Seite, dann erhält man $\frac{I_1}{I_2} = \frac {U_2}{U_1}$.
Verwendet man nun, dass $\frac{U_1}{U_2} = \frac {n_1}{n_2}$ ist, dann ergibt sich $\frac{I_1}{I_2} = \frac {n_2}{n_1}$

Merke Ist auf der Sekundärseite eines Transformators ein Verbraucher angeschlossen, dann gilt: $\frac{I_1}{I_2} = \frac {n_2}{n_1}$ Mit einem Transformator kann man auch Stromstärken hoch bzw. heruntertransformieren.

  Aufgabe 3

An einem Transformator fließt auf der Primärseite eine Strom der Stromstärke I₁ = 2 A. Die Prinmärspule hat n₁ = 600 Windungen. Die Sekundärspule besteht nur aus einer Windung. Wie groß ist die Stromstärke I₂ auf der Sekundärseite?

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$\frac{2 A}{I_2} = \frac {1}{600}$, also I₂ = 1200 A.

  Aufgabe 3

Tatsächlich hat man keinen idealen Transformator. Wie macht sich das beim Laden deines Handys bemerkbar?

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Ein Transformator wird beim Laden eines Handy-Akkus warm. Es entsteht Wärme, es geht also elektrische Energie verloren.

  Aufgabe 4

Bearbeite das Quiz zum Transformator.

  Aufgabe 5

1. Bearbeite die Aufgabe.

2. Schaue dir den Video an

und bearbeite dann die Aufgabe.

3. Schaue dir den Video

an und bearbeite dann die Aufgabe.