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.
Schaue dir dieses Video an und notiere die gemachten Aussagen. |
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.
Wie funktioniert das mit dem Herunter- bzw. Herauftransformieren?
Schaue dir hierzu diesen Video
an.
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 Mit einem Transformator kann man Spannungen hoch- bzw. heruntertransformieren. |
1. , also n2=10.
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 .
Verwendet man nun, dass ist, dann ergibt sich
Ist auf der Sekundärseite eines Transformators ein Verbraucher angeschlossen, dann gilt: Mit einem Transformator kann man auch Stromstärken hoch bzw. heruntertransformieren. |
Eine wesentliche Anwendung der Transformatoren ist der Transport elektrischer Energie über größere Entfernungen.
Auf dieser Seite geht es um Energieübertragung durch Hochspannung. 2. Schaue dir den Einsatz von Hochspannung an und notiere die Ergebnisse. |
Man erkennt, dass mit zunehmender Verbraucherleistung PV der Strom in der Leitung größer wird. Die elektrische Leistung ist PV=U·I. Da die an der Leitung anliegende Spannung sich auf mehrere Verbraucher wie Leitung, Lampen, ... aufteilt, verwendet man U = R·I und erhält PV = R·I2. Damit ist die Verbraucherleistung auch PV = R·I2. Die Verlustleistung in der Leitung ist dann PL = RL·I2, wobei RL der Widerstand der Leitung ist. Man sieht, dass die Verlustleistung quadratisch mit I steigt, also überproportional zunimmt. Daher nimmt der Wirkungsgrad stark ab.
2. Durch das Hochtransformieren der Spannung für die Fernleitung wird die Stromstärke in der Fernleitung entsprechend heruntertransformiert. Die Verlustleistung PL in der Fernleitung ist wieder durch PL = RL·I2 gegeben. Da I nun sehr viel kleiner ist, ist auch die Verlustleistung in der Leitung sehr klein.
1. Das Modell einer Fernleitung wird auf dieser Seite dargestellt. Notiere die Ergebnisse der Überlegungen. 2. Auf dieser Seite wird ebenfalls ein Modell einer Fernleitung dargestellt. Was stellst du fest? Notiere dein Ergebnis. |