Elektrizitätslehre & Magnetismus
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5.7. Der Transformator<br />
Impulse S. 262<br />
Für den Siegeszug der Elektrizität war vor allem die Möglichkeit ausschlaggebend, Energie<br />
in einfacher Weise übertragen zu können; Fabriken mussten nicht mehr zwingenderweise<br />
an Flüssen errichtet werden um die Wasserkraft auszunützen.<br />
Die Übertragung von elektrischer Energie mit Gleichstrom ist teilweise mit hohen Verlusten<br />
verbunden (durch ohmsche Verluste in den Leitungen); für den Siegeszug des Wechselstromes<br />
war die Möglichkeit massgebend, die Spannung mühelos transformieren zu<br />
können. Der Strom kann bei hohen Spannungen relativ verlustfrei in grosse Entfernungen<br />
übertragen werden. Der Transformator spielt also die zentrale Rolle:<br />
Magnetische Feldlinien verlaufen fast ausschliesslich<br />
im Eisenkern: → gleicher<br />
magn. Fluss<br />
Φ<br />
= Φ<br />
1 2<br />
Die Wechselspannung U 1 am Eingang induziert am Ausgang eine Wechselspannung U 2 .<br />
Eine kurze mathematische Betrachtung liefert folgendes Ergebnis:<br />
U2<br />
N2<br />
U2<br />
I1<br />
= − oder wegen Energieerhaltung: =<br />
U N<br />
U I<br />
1<br />
1<br />
Exp.: Hoch- und Runtertransformieren der Spannung<br />
1<br />
2<br />
Aufgaben:<br />
1) Ein Transformator hat auf der Primärseite 100 Windungen. Die Spannung soll von<br />
220 V Wechselspannung auf 1 kV Wechselspannung transformiert werden. Wie viele<br />
Windungen muss die Sekundärseite haben?<br />
2) Wieso kann man Gleichspannung nicht mit einem Transformator transformieren?<br />
3) Welchen Strom kann man einem Transformator sekundärseitig maximal entnehmen,<br />
wenn die Primärwicklung maximal 1 A aufnehmen kann und die Spannung von 220 V<br />
auf 2000 V hochtransformiert wird?<br />
4) Die Energie- oder Leistungsbilanz (P 1 = P 2 ) geht nicht ganz auf. Es treten Verluste beim<br />
Transformieren auf. Wodurch könnten diese Verluste entstehen?<br />
Lösungen von S. 25:<br />
1) Aus U 2<br />
N2<br />
= − → 454.5 Windungen<br />
U1<br />
N1<br />
3) Aus U 2<br />
I1<br />
= → I 2 = 0.11 A<br />
U I<br />
1<br />
2<br />
<strong>Elektrizitätslehre</strong> und <strong>Magnetismus</strong> 25