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Der Transformator

// Ein Überblick
GRUPPE|Jonas·Luis·Levi·Max·Lukas
ABSCHNITT 01
Grundlagen & Funktionsweise
Aufbau eines Transformators
  • Primärspule – Eingangsseite; hier wird die Wechselspannung angelegt (U₁)
  • Sekundärspule – Ausgangsseite; hier wird die transformierte Spannung abgenommen (U₂)
  • Eisenkern (Metallkern) – bündelt und leitet das Magnetfeld nahezu verlustfrei von der Primär- zur Sekundärspule; ohne ihn würde ein Großteil des Flusses „verpuffen"
EISENKERN N₁ Windungen N₂ Windungen ~ U₁ Φ U₂
Wie es funktioniert
  • Wechselspannung → Wechselstrom – Die anliegende Wechselspannung treibt einen Wechselstrom durch die Primärspule
  • Wechselstrom → Wechselndes Magnetfeld – Der fließende Strom erzeugt ein sich ständig änderndes Magnetfeld im Eisenkern
  • Faradaysches Induktionsgesetz – Ein sich zeitlich ändernder magnetischer Fluss (Φ) induziert in jeder durchsetzten Leiterschleife eine Spannung
  • Jede Windung zählt – Jede einzelne Windung „sieht" dieselbe Flussänderung und liefert denselben Spannungsbeitrag → Gesamtspannung ∝ Windungsanzahl
🔩
Eisenkern: Ohne Eisenkern würde der magnetische Fluss sich frei im Raum verteilen und kaum die Sekundärspule erreichen. Der Kern zwingt nahezu den gesamten Fluss, durch beide Spulen zu laufen – erst so funktioniert der Transformator effizient.
Übersetzungsverhältnis
U₁U₂  =  N₁N₂
U₁ = Primärspannung (V)
U₂ = Sekundärspannung (V)
N₁ = Windungszahl Primärspule
N₂ = Windungszahl Sekundärspule
  • Hochtransformator – N₂ > N₁ → U₂ > U₁ (Spannung wird erhöht)
  • Tiefsetzsteller – N₂ < N₁ → U₂ < U₁ (Spannung wird verringert)
  • Leistungserhaltung – Energie geht nicht verloren: Was an Spannung gewonnen wird, wird an Strom verloren (P = U · I = konst.)
🧮
ABSCHNITT 02
Berechnungs-Quiz
// Berechne die gesuchte Größe und gib dein Ergebnis ein. Drücke CHECK zum Überprüfen.
PUNKTE
0 / 5
AUFGABE 01 U₂ gesucht
Gegeben: U₁ = 230 V  |  N₁ = 500  |  N₂ = 100
Gesucht: U₂ = ?
U₂ = V
AUFGABE 02 U₁ gesucht
Gegeben: U₂ = 12 V  |  N₁ = 1000  |  N₂ = 50
Gesucht: U₁ = ?
U₁ = V
AUFGABE 03 N₂ gesucht
Gegeben: U₁ = 400 V  |  U₂ = 20 V  |  N₁ = 2000
Gesucht: N₂ = ?
N₂ = Wdg.
AUFGABE 04 U₂ gesucht
Gegeben: U₁ = 6 000 V  |  N₁ = 3000  |  N₂ = 150
Gesucht: U₂ = ?
U₂ = V
AUFGABE 05 N₁ gesucht
Gegeben: U₁ = 230 V  |  U₂ = 5 V  |  N₂ = 20
Gesucht: N₁ = ?
N₁ = Wdg.