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Der Transformator
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Klara
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• Was ist ein Transformator? • Woraus besteht ein Transformator? • Wie funktioniert er? • Wozu braucht man ihn?
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DER TRANSFORMATOR Was ist ein Transformator? Transformator (=Trafo): Vorrichtung, mit der die Höhe von Wechselspannungen verändert werden kann. Woraus besteht ein Transformator? Ein Transformator besteht aus einer Primärspule, einer Sekundärspule und einem geschlossenen Eisenkern. Die beiden Spulen sind völlig voneinander getrennt, d.h. zwischen den Spulen besteht keine leitende Verbindung. Jede Spule hat ihren eigenen Stromkreis. Primärspule: Spule, die an die Wechselstromquelle angeschlossen ist. Sekundärspule: Spule, die an den Verbraucher angeschlossen ist. N₁ N₂ Wie funktioniert ein Transformator? Im Transformator findet eine zweimalige Energieumwandlung statt. Die elektrische Energie wird durch die Primärspule in magnetische Energie umgewandelt. Diese magnetische Energie wird in der Sekundärspule wieder in elektrische Energie umgewandelt. Der Wechselstrom in der Primärspule erzeugt ein sich änderndes Magnetfeld. Dieses Magnetfeld erzeugt in der Sekundarspule Wechselspannung durch elektromagnetische Induktion, d.h. in der zweiten Spule wird ständig Spannung induziert. Warum müssen die Windungszahlen in Primär- und Sekundärspule unterschiedlich sein? Vom Verhältnis der Windungszahlen seiner Spulen hängt es ab, wie ein Transformator eine Spannung verändert. Spannungen Das Verhältnis der Spannungen (U₁ : U₂) ist gleich dem Verhältnis der Windungszahlen (N₁: N₂). Man sagt, dass die Spannungen und die Windungszahlen direkt proportional sind. Das bedeutet: Wenn die Windungszahl steigt, steigt auch die Spannung. Man schreibt: N₁: N₂ = U1₁: U₂ Stromstärken Die Stromstärken (1₁: 12) verhalten sich indirekt proportional zu den Windungszahlen (N₁ N₂). Das bedeutet: Wenn die Windungszahl steigt, sinkt die Stromstärke. Man...
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schreibt: N₁: N₂ = 12:1₁ Wozu braucht man Transformatoren? Für die Spannungsumwandlungen beim Transport elektrischer Energie braucht man Transformatoren. Man nennt sie daher auch Spannungsumwandler. Die gleiche Menge an elektrischer Energie kann mit hoher Spannung und geringer Stromstärke oder umgekehrt übertragen werden. Beim Transformator wird (annähernd) die gleiche Menge an elektrischer Energie mithilfe des Magnetfelds von der Primärspule zur Sekundarspule übertragen. Die elektrische Leistung muss daher in beiden Spulen (annähernd) gleich sein: P₁ = P₂ Leistung der Primärspule: P₁ = U₁ * I₁ Leistung der Sekundarspule: P2 = U₂ * 12
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