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Tutorial MenueTheorie der SpektroskopieLerneinheit 1 von 4

Elektromagnetische Strahlung

Transformator

Transformatoren bestehen gewöhnlich aus einem Eisenkern und zwei Spulen und wandeln Spannungen und Ströme idealerweise mit hohem Wirkungsgrad (90 %-96 %) um. Die von einer Wechselspannungsquelle gespeiste Seite wird als Primärseite bezeichnet. Die Kenngrößen der Primärseite werden oft mit dem Index "1", "Primär" o.ä. versehen. Die andere Seite wird Sekundärseite genannt, wobei deren Kenngrößen den Index "2", "Sekundär" o.ä. tragen. Von der Sekundärseite kann die transformierte Spannung abgegriffen werden.

Der Eisenkern des Transformators bildet das Übertragungsmedium des magnetischen Feldes B, welches vom Strom I 1 durch die Primärspule erzeugt wurde. Eine Änderungen des Primärstromes I 1 führt zur Änderung des magnetischen Feldes B. Die Änderung des magnetischen Feldes B wiederum induziert in der Sekundärspule eine elektrische Spannung U ind bzw. U 2 . Bei Vorhandensein eines elektrischen Verbrauchers sorgt diese induzierte Spannung U ind für einen elektrischen Strom I 2 , so dass eine Sekundärleistung P 2 = U 2 I 2 erbracht wird. Der Sekundärstrom I 2 ist stets so gerichtet, dass sein B2-Feld der Ursache - das ist die Änderung des Primärfeldes B1 - entgegenwirkt (Lenz'sche Regel).

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Abb.1
Schematische Darstellung eines Trafos
Wiley-VCH

Ein Transformator dient häufig zur Änderung der Amplitude einer Wechselspannung (ohne Frequenzänderung). Er besteht aus zwei Spulen unterschiedlicher Windungszahlen, die um einen gemeinsamen Eisenkern gewickelt sind.

Hier hat die Primärspule halb so viele Windungen wie die Sekundärspule. Die an die Primärspule angelegte Wechselspannung wird verdoppelt. Stellen Sie bitte die Spannung der Primärseite so ein, das die handelsübliche Glühlampe mit 230V betrieben wird! Vorsicht, die Lampe wird bei Überspannung zerstört!

Allgemein folgt aus dem Energieerhaltungssatz unter Vernachlässigung der Verluste, dass Primärleistung und Sekundärleistung gleich sind:

P 1 = P 2 U 1 I 1 = U 2 I 2 U 1 U 2 = I 2 I 1

Zwischen B und der Windungszahl NW gilt: NW I B . Unter Beachtung einer verlustfreien Übertragung sind B1 und B2 gleich. Somit lässt sich durch Gleichung formulieren:

NW, 1 I 1 = NW, 2 I 2 NW, 1 NW, 2 = I 2 I 1 = U 1 U 2
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