Elektrizitätslehre & Magnetismus

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„Trunken von den Fortschritten des Wissens und Könnens, die über unsere Zeit hereinbrachen, vergessen wir, uns um den Fortschritt in der Geistigkeit des Menschen zu sorgen.“ Albert Schweitzer, 1923, in „Kultur & Ethik“ 5.6.3. Elektromotor Impulse S. 250-251 Umkehrung des Generators (elektr. Energie in mech. Energie umwandeln): Der Strom durch die Schlaufe erzeugt ebenfalls ein Magnetfeld. Das Magnetfeld des Permanentmagneten versetzt die Schlaufe (durch gegenseitige Abstossung) in Rotation. → Fazit: Die Elektromagneten müssen zeitlich richtig gepolt werden, damit aus der gegenseitigen Abstossung der Magnetfelder eine Rotation auftritt. (Betrachte unseren Elektromotor, Umpolung durch Kommutator) Prinzip eines Elektromotors: Aus einem Laborbuch eines Physikstudenten... Elektrizitätslehre und Magnetismus 24
5.7. Der Transformator Impulse S. 262 Für den Siegeszug der Elektrizität war vor allem die Möglichkeit ausschlaggebend, Energie in einfacher Weise übertragen zu können; Fabriken mussten nicht mehr zwingenderweise an Flüssen errichtet werden um die Wasserkraft auszunützen. Die Übertragung von elektrischer Energie mit Gleichstrom ist teilweise mit hohen Verlusten verbunden (durch ohmsche Verluste in den Leitungen); für den Siegeszug des Wechselstromes war die Möglichkeit massgebend, die Spannung mühelos transformieren zu können. Der Strom kann bei hohen Spannungen relativ verlustfrei in grosse Entfernungen übertragen werden. Der Transformator spielt also die zentrale Rolle: Magnetische Feldlinien verlaufen fast ausschliesslich im Eisenkern: → gleicher magn. Fluss Φ = Φ 1 2 Die Wechselspannung U 1 am Eingang induziert am Ausgang eine Wechselspannung U 2 . Eine kurze mathematische Betrachtung liefert folgendes Ergebnis: U2 N2 U2 I1 = − oder wegen Energieerhaltung: = U N U I 1 1 Exp.: Hoch- und Runtertransformieren der Spannung 1 2 Aufgaben: 1) Ein Transformator hat auf der Primärseite 100 Windungen. Die Spannung soll von 220 V Wechselspannung auf 1 kV Wechselspannung transformiert werden. Wie viele Windungen muss die Sekundärseite haben? 2) Wieso kann man Gleichspannung nicht mit einem Transformator transformieren? 3) Welchen Strom kann man einem Transformator sekundärseitig maximal entnehmen, wenn die Primärwicklung maximal 1 A aufnehmen kann und die Spannung von 220 V auf 2000 V hochtransformiert wird? 4) Die Energie- oder Leistungsbilanz (P 1 = P 2 ) geht nicht ganz auf. Es treten Verluste beim Transformieren auf. Wodurch könnten diese Verluste entstehen? Lösungen von S. 25: 1) Aus U 2 N2 = − → 454.5 Windungen U1 N1 3) Aus U 2 I1 = → I 2 = 0.11 A U I 1 2 Elektrizitätslehre und Magnetismus 25
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