Induktion und Wechselstrom 1. Induktion

7. Mai 2012 120506Ph4-12Induktion-Wechselstrom.TEX
3.7. Die Leistung des Wechselstroms
Versuch Wir legen eine 100 W Lampe über einen Leistungsmesser an die Wechselspannung
U eff = 220 V und messen I eff = 0,45 A. Der Leistungsmesser zeigt P = 100 W
= 220 V · 0,45 A, also U eff · I eff richtig an.
Ergebnis: Die momentane Leistung bei rein ohmschen Wirkwiderständen beträgt P(t) =
U(t) · I(t) = I(t) 2 R. Sie schwankt zwischen Null und dem maximalen Wert
UI mit der doppelten Wechselstromfrequenz, da die Wärmeentwicklung nicht
von der Stromrichtung abhängt.
Bei rein kapazitivem oder rein induktivem Widerstand zeigt der Leistungsmesser Null
an. Der Stromzähler ist für ihn „blind“. Man nennt diesen Strom deshalb Blindstrom.
Er eilt der Spannung U(t) um 90 ◦ in der Phase vor bzw. hinkt um 90 ◦ in der Phase nach
(bei XL). Während einer Periodendauer T ist die Momentanleistung P(t) = U(t) · I(t)
zweimal positiv und zweimal negativ und gleich groß. Solange P(t) > 0 ist, wird vom
E-Werk Energie geliefert. Solange P(t) < 0 ist, wird diese Energie wieder ans E-Werk
zurückgegeben.
Die Wirkleistung P lässt sich grundsätzlich durch den Wirkstrom I eff und die Spannung
am ohmschen Widerstand UR = U eff · cos ϕ ermitteln: P = U eff I eff cos ϕ.
Der Faktor cos ϕ heißt Leistungsfaktor.
Aufgaben Dorn - Bader 12/13 S. 87 A1 bis A8 und S. 96 A1 - A12
3.8. Der Transformator (Trafo)
3.8.1. Der unbelastete Trafo
Vgl. Dorn-Bader S. 88
Auf einem geschlossenen Eisenkern sitzen eine Primärspule mit n1 Windungen und
eine Sekundärspule mit n2 Windungen.
Versuch Dorn-Bader Versuch 1 S. 88
Wird an die Primärspule eine Gleichspannung von U1 = 5 V gelegt, so fließt wegen
des geringen ohmschen Widerstandes ein großer Primärstrom I von z.B. 4 A. Legt man
eine Wechselspannung von 5 V an, so sinkt I eff auf einen sehr kleinen Wert von z.B.
40 mA, d.h. 1%. Die Primärspule verhält sich wie ein normaler induktiver Blindwiderstand
XL. Dies hat zur Folge, dass der schwache Magnetisierungsstrom von 40 mA in
der Priemäbspule genügt, um in ihren n1 Windungen eine Selbstinduktionsspannung
U ind zu erzeugen, welche die angelegte Spannung U1 fast kompensiert. Der hierzu nötige
Induktionsfluß Φ durchsetzt den Eisenkern und somit die Sekundärspule. Hat die
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