28 16 Der Transformator Wenn du beim Versuch in Abb. 15.1 statt Gleichspannung eine Wechselspannung an die Primärspule legst, so ändert sich ihr Magnetfeld ständig. Dadurch kannst du eine dauernde Induktionswirkung erzielen: Versuch: Verwende beim Versuchsaufbau in Abb. 16.1 zwei Spulen mit gleicher Windungszahl und einen hufeisenförmigen, geblätterten Eisenkern, der mit einem Joch geschlossen ist. Lege an die Primärspule eine Wechselspannung von 10 V und verbinde die Sekundärspule mit einem Glühlämpchen für 10 V. Schließe den Primärstromkreis und beobachte das Lämpchen! In der Primärspule kommt es durch den Wechselstrom zu einer ständigen Änderung des Magnetfeldes. Dieses veränderliche Magnetfeld wirkt durch den Weicheisenkern auf die Sekundärspule, in der es dadurch zu einer dauernden Induktion kommt. Die hervorgerufene Induktionsspannung wechselt ihre Richtung und Größe ebenso oft wie die Primärspannung. Sie ist also wieder eine Wechselspannung. Ein Gerät, das die Größe von Wechselspannungen durch elektromagnetische Induktion verändert, heißt Transformator (transformer) und wird kurz auch „Trafo“ genannt (Abb. 16.3). Versuch: Stecke auf einen geschlossenen, geblätterten Eisenkern eine Spule mit 800 Windungen für den Primärstromkreis. Verwende auf der Sekundärseite der Reihe nach Spulen mit 400, 800 und 1 600 Windungen. Verbinde die Enden der jeweiligen Sekundärspule mit einem Wechselstromvoltmeter. Lege nun an die Primärspule eine Wechselspannung Up von z. B. 10 V und miss die an den verschiedenen Sekundärspulen auftretenden Spannungen Us. Fasse die Zahlenwerte des Versuches in einer Tabelle zusammen (Tab. 16.4)! Aus der Tabelle 16.4 kannst du folgenden Zusammenhang ablesen: Sekundärspannung ______________ Primärspannung = Windungszahl der Sekundärspule ________________________ Windungszahl der Primärspule Us __ Up = ns __ np Dabei befindet sich im Sekundärstromkreis nur das Voltmeter (Transformator im Leerlauf oder unbelasteter Transformator). Den Quotienten ns : np bezeichnet man als das Übersetzungsverhältnis der beiden Spulen. Du bist dran – zeige deine Kompetenz: 16.1 Warum wird ein Transformator auch warm, wenn im Sekundärstromkreis kein elektrischer Strom fließt? 16.2 Die Primärspule eines Transformators hat 1 000 Windungen. Wie groß muss die Anzahl der Windungen der Sekundärspule sein, um die Primärspannung von 230 V auf 23 V zu transformieren? Wofür muss die Größe einer Spannung geändert werden? 16.3 Großtransformator 16.1 Versuchsaufbau zur Messung der Spannungen am Transformator 16.2 Schaltplan für den Versuch aus Abb. 16.1 V V US UP NP NS ~ Windungszahl np der Primärspule 800 800 800 Windungszahl ns der Sekundärspule 400 800 1 600 Primärspannung Up 10 10 10 Sekundärspannung Us 5 10 20 Us __ Up 5 __ 10 = 1 __ 2 10 __ 10 = 1 20 __ 10 = 2 ns __ np 400 ___ 800 = 1 __ 2 800 ___ 800 = 1 1 600 ____ 800 = 2 16.4 Versuchsergebnisse zum Transformator Mit einem Transformator können Wechselspannungen vergrößert oder verkleinert werden. Die Größe der Sekundärspannung hängt vom Übersetzungsverhältnis der Spulen ab. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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