Transformator < Elektrik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
Hallo!
Ich beschäftige mich gerade mit dem Transformator.
[Dateianhang nicht öffentlich]
Ich verstehe nicht, wie man mit Hilfe des Trafos die Stromstärke erhöhen/senken kann. Denn wenn ich die Spannung von zB [mm] $U_1=2\,\mathrm{V}$ [/mm] auf [mm] $U_2=4\,\mathrm{V}$ [/mm] erhöhe und dabei sich [mm] $$I_1=8\,\mathrm{A}$ [/mm] auf [mm] $I_2=4\,\mathrm{A}$ [/mm] senken soll - wie soll das möglich sein, wenn doch Widerstand die Stromstärke festlegt?
Nun hat eine Spule mit doppelt so vielen Windung natürlich auch einen doppelt so hohen Widerstand (wen sich am Material sonst nix geändert hat), dann sollte das auch klappen mit dem halbieren der Stromstärke. Doch die Formel [mm] $\frac{U_1}{U_2}=\frac{I_2}{I_1}$ [/mm] soll ja für ALLE Spulen mit [mm] $\frac{n_1}{n_2}=\frac{U_1}{U_2}$ [/mm] gelten. Wie kann das nun sein??? Gelten für Wechselspannung hier andere Regeln?
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: png) [nicht öffentlich]
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig  | | Datum: | 09:52 Mi 29.05.2024 | | Autor: | Infinit |
Hallo Riesenradfahrrad,
ich muss gestehen, dass ich über solch eine Frage auch schon in der Schule stolperte, bis mir mein Physiklehrer erklärte, dass das Geheimnis zu dieser Transformation darin besteht, dass im Idealfall keine an der Primärseite eingespeiste Leistung verlorengeht.
Sie wird in die Energie eines Magnetfeldes umgesetzt, und um sie da wieder rauszubekommen, muss man (im Studium später wurde es sogar mal berechnet) die Eigenschaft der Maxwellschen Gleichungen ausnutzen, die da aussagt, dass ein wechselndes Magnetfeld (Du betreibst ja die Spule an der Primärseite des Trafos mit Wechselstrom) in einem stromflussfähigen Leiter (das ist die Sekundärspule) eine Spannung induziert (in diesem Falle auch wieder eine Wechselspannung), deren Größe von der Wicklungszahl der Spule auf der Sekundärseite abhängt. Ist diese größer als die Wicklungszahl auf der Primärseite, so wird auch eine größere Spannung induziert, ist sie kleiner, wird eine kleinere Spannung als auf der Primärseite induziert. Das ist das ganze Geheimnis und der Energieerhaltungssatz wird dabei auch nicht verletzt.
Das Eisen des Trafokerns leitet keinen Strom, es dient "nur" dazu, das Magnetfeld so zu formen, dass es auf der Sekundärseite wieder "angezapft" werden kann, um eine Induktuionsspannung abnehmen zu können.
Viele Grüße,
Infinit
|
|
|
| |
|
Danke für die schnelle Antwort infinit.
Also das Prinzip der Induktion, das kenne ich. Wenn die Primärspule, die felderzeugende Spule (mag diesen Begriff..) und die Sekundärspule die feldaufnehmende (...zusammen mit diesem Begriff  ) ist, dann macht es Sinn, dass mit jeder weiteren Windung der Sekundärspule mehr Feld aufgenommen und - im Falle des sich ändernden Magnetfelds - auch mehr Induktionsspannung erzeugt wird.
Doch Spannung und Stromstärke sind ja nun mal Größen, für die oft eine proportionale Beziehung, oder mindesten eine "je mehr desto mehr"-Beziehung besteht. Deshalb erscheint es mir zunächst unlogisch, dass bei mehr Spannung im Sekundärstromkreis die Stromstärke nun kleiner werden soll. Energieerhaltung mit [mm] $P=U\cdot [/mm] I$ hin- oder her, das steht "auf einem anderen Blatt".
Ich hatte auch mal versucht, die obigen Regeln, also Spannungsverhältnis gleich Windungszahlverhältnis gleich reziprokes Stromstärkenverhältnis mit Hilfe von Differenzialgleichungen herzuleiten und dabei die Rückkopplung von der Sekundärspule auf die Primärspule einzubinden. Irgendwie bin ich damals (ist schon ein paar Jahre her...) nicht weiter gekommen.
Aber muss man das vielleicht derart aufwändig ansetzen, um den Transformator zu berechnen?
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 09:15 Do 30.05.2024 | | Autor: | Infinit |
Hallo Riesenradfahrrad,
ich habe mir mal aus meinen alten E-Technik-Büchern diejenigen Spannungsumläufe herausgesucht, die man benötigt, um das Modell einigermaßen korrekt herzuleiten. Bei der Interpretation, sprich, um auf die Einführung der Windungszahlen auf Primär- und Sekundärseite zu kommen, ist dann auch hier wieder eine Vereinfachung dabei.In die Betrachtung fließen ein die Eigeninduktivitäten der Spulen auf beiden Seiten des Trafos und die Koppelinduktivitäten der Primär- auf die Sekundärspule sowie umgekehrt. In Latex muss man einiges schreiben, um dies sauber und nahvollziehbar hinzubekommen. Ich habe also einfach mal gegoogelt und siehe da, bei der Uni Göttingen wurde ich fündig. Da hast Du eine schöne Herleitung, und ich muss nicht so viel schreiben und malen.
Schau doch hier bitte mal rein, ich behaupte, das ist das, was Du im Kopf hast als Lösungsansatz:
https://lp.uni-goettingen.de/get/text/2100
Viele Grüße,
Infinit
|
|
|
|
