Physik verstehen 4, Schulbuch

55 Elektrizität bestimmt unser Leben 3. Welche Arten von Transformatoren gibt es? Kinderspannung (Abb. 55.1)  E1 Primärspule N p = 500, Sekundärspule N s = 5, Primärspannung U p = 230V. An die Sekundärspule wird ein Lämpchen (zB 6V/3W) angeschlossen. Das Lämpchen leuchtet nur sehr schwach. Die Sekundärspannung ergibt sich aus dem Verhältnis: U p : U s = N p : N s . U s = U p · N s : N p = 230 · 5 : 500 = 2,3V Niederspannungs-Transformatoren werden zB zum Laden von Handys, Akku­ bohrschraubern, für Spielzeuge (Modelleisenbahn) oder für Niedervolt-Beleuchtungen verwendet. Ein Lichtbogen mit Hochspannung (Abb. 55.2)  E1 N p = 600, N s = 12 000, U p = 230V. An die Sekundärspule wird das Modell einer Lichtbogenlampe angeschlossen und gestartet. Sekundärspannung U s = U p · N s : N p = 230 · 12 000 : 600 = 4 600V. Durch die hohe Spannung von 4 600V entsteht ein heller Funken („Lichtbogen“) zwischen den Kohlestäben. Xenon-Bogenlampen werden zB für Autoscheinwerfer und Kinoprojektoren verwendet. Auch Leuchtröhren (Abb. 54.5) und Weidezäune benötigen höhere Spannungen zum Betrieb. Der glühende Nagel (Abb. 55.3)  E1 Primärspule N p = 500, Sekundärspule N s = 5, Primärspannung U p = 230V. Ein Eisennagel (3 x 80mm) wird zwischen den Kontaktbuchsen der Sekundär- spule befestigt. Beim Einschalten des elektrischen Stroms glüht der Nagel. Der durchschmelzende Nagel zeigt einen elektrischen Strom mit hoher Strom- stärke an. Der Sekundärstromkreis hat einen niedrigen elektrischen Widerstand. So kann elektrischer Strom mit sehr großer Stromstärke fließen. Hochstrom­ geräte sind zB Schweißgeräte, Schmelzöfen und Induktionskochplatten. Bei diesen ist die „Sekundärspule“ der Topf aus ferromagnetischem Material. LV1 55.1 Kinderspannung Bei einem Niederspannungs-Transformator ist die Windungszahl der Sekundärspule kleiner als die der Primärspule. M LV2 55.2 Ein Lichtbogen mit Hochspannung Bei einem Hochspannungs-Transformator ist die Windungszahl der Sekundärspule größer als die der Primärspule. M LV3 55.3 Der glühende Nagel Beim Hochstrom-Transformator ist die Windungszahl der Sekundärspule kleiner als die der Primärspule. Aufgrund der Energieerhaltung gelten die Zusammenhänge: U p · I p = U s · I s und N p : N s = I s : I p M 55.4 Eine Induktionskochplatte erwärmt den Kochtopfboden. 55.5 Hier wird ein Niederspannungs-Transformator eingesetzt. 55.6 Schweißgerät (Hochstrom-Transformator) Infobox: Bei einem idealen Trafo ist die elektrische Leistung P = U ⋅ I aufgrund der Energieerhaltung im Primär- und im Sekundärstrom- kreis gleich. In der Praxis stimmt dies, aufgrund von zB Wärme­ abgabe, nicht ganz. Arbeitsblätter d3v5u6 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv