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Transformator: Was ist das und wie funktioniert er?

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Céline

1.3.2021

Physik

Transformator

Transformator: Was ist das und wie funktioniert er?

Transformatoren: Funktion, Aufbau und Anwendung

Ein Transformator ist ein elektrisches Gerät, das Wechselspannung und -strom umwandelt. Der Aufbau eines Transformators besteht aus einer Primär- und Sekundärspule, die um einen gemeinsamen Eisenkern gewickelt sind. Die Funktion des Transformators basiert auf elektromagnetischer Induktion, wobei das durch den Primärstrom erzeugte Magnetfeld eine Spannung in der Sekundärspule induziert. Die Transformator-Formel U₁/U₂ = n₁/n₂ beschreibt das Verhältnis von Spannungen und Windungszahlen. Bei einem belasteten Transformator gilt, dass das Verhältnis der Stromstärken umgekehrt proportional zum Spannungsverhältnis ist, wobei die Leistung in beiden Kreisläufen gleich bleibt. Unerwünschte Energieverluste treten durch Erwärmung der Spulen und des Eisenkerns auf.

  • Transformator Funktion einfach erklärt: Umwandlung von Wechselspannung durch elektromagnetische Induktion
  • Transformator Aufbau: Primär- und Sekundärspule um einen Eisenkern
  • Wie funktioniert ein Transformator: Wechselstrom erzeugt Magnetfeld, das Spannung in der Sekundärspule induziert
  • Transformator Formel: U₁/U₂ = n₁/n₂ für Spannungsverhältnis
  • Transformator Anwendung: Anpassung von Spannungen in elektrischen Systemen
...

1.3.2021

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Physik

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1. März 2021

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Transformator: Was ist das und wie funktioniert er?

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Céline

@celine_enilec

Transformatoren: Funktion, Aufbau und Anwendung

Ein Transformator ist ein elektrisches Gerät, das Wechselspannung und -strom umwandelt. Der Aufbau eines Transformators besteht aus einer Primär- und Sekundärspule, die um einen gemeinsamen Eisenkern gewickelt sind. Die Funktion des Transformatorsbasiert auf elektromagnetischer... Mehr anzeigen

Prinzip des Transformators
- Primärspule: an die Steckdose angeschlossen
- Sekundärspule: an den Laptop angeschlossen
- Primärspule und Seku

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Transformator: Aufbau, Funktion und Anwendung

Der Transformator ist ein wesentliches Gerät in der Elektrotechnik, das zur Umwandlung von Wechselspannungen und -strömen dient. Diese Seite erklärt den grundlegenden Aufbau eines Transformators und seine Funktionsweise.

Aufbau des Transformators: Ein Transformator besteht aus zwei Hauptkomponenten: der Primärspule und der Sekundärspule. Diese sind um einen gemeinsamen, geschlossenen Eisenkern gewickelt, sind aber elektrisch nicht miteinander verbunden.

Vocabulary:

  • Primärspule: Die Spule, die an die Stromquelle z.B.Steckdosez.B. Steckdose angeschlossen ist.
  • Sekundärspule: Die Spule, die mit dem zu versorgenden Gerät z.B.Laptopz.B. Laptop verbunden ist.

Wie funktioniert ein Transformator:

  1. Der Wechselstrom in der Primärspule erzeugt ein sich ständig änderndes Magnetfeld.
  2. Dieses Magnetfeld induziert eine Wechselspannung in der Sekundärspule.

Highlight: Die Umwandlung der Spannung basiert auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion.

Transformator Formel für die Spannungsübersetzung: U₁/U₂ = n₁/n₂

Wobei:

  • U₁: Primärspannung
  • U₂: Sekundärspannung
  • n₁: Windungszahl der Primärspule
  • n₂: Windungszahl der Sekundärspule

Definition: Diese Formel zeigt, dass das Verhältnis der Spannungen dem Verhältnis der Windungszahlen entspricht.

Der belastete Transformator: Bei einem belasteten Transformator, also wenn Strom durch die Sekundärspule fließt, gelten folgende Prinzipien:

  1. Das Verhältnis der Stromstärken ist umgekehrt proportional zum Verhältnis der Spannungen.
  2. Die Sekundärspule gibt genauso viel Energie ab, wie die Primärspule aufnimmt.
  3. Die Leistungen im Primär- und Sekundärkreislauf sind gleich.

Example: Wenn die Sekundärspule weniger Windungen als die Primärspule hat, ist die Sekundärspannung niedriger, aber der Sekundärstrom höher.

Formel für den belasteten Transformator: P₁ = P₂ ⇒ U₁ • I₁ = U₂ • I₂ I₁/I₂ = U₂/U₁ = n₂/n₁

Wobei:

  • P₁, P₂: Leistung im Primär- bzw. Sekundärkreis
  • I₁, I₂: Stromstärke im Primär- bzw. Sekundärkreis

Transformation der Spannung:

  • Bei gleicher Anzahl von Windungen in Primär- und Sekundärspule ist die Spannung fast gleich.
  • Eine Halbierung der Windungszahl der Sekundärspule führt zu einer Halbierung der Sekundärspannung.
  • Eine Halbierung der Windungszahl der Primärspule führt zu einer Verdopplung der Sekundärspannung.

Highlight: Das Verhältnis der Spannung hängt nur vom Verhältnis der Windungszahlen ab.

Unerwünschte Energieabgabe: Transformatoren haben auch unerwünschte Energieverluste:

  1. Erwärmung des Spulendrahts durch den fließenden Strom.
  2. Erwärmung des Eisenkerns durch die ständige Umkehrung des Magnetfeldes.

Highlight: Diese Verluste führen zu einer ständigen Umwandlung von elektrischer in thermische Energie und beeinflussen den Wirkungsgrad des Transformators.

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