95 18 Der Energiehunger der Welt Ein eindrucksvoller Versuch deiner Lehrkraft ist der Hochstromtrafo. Bei einem Übersetzungsverhältnis von 600 zu 6 kommst du sekundär einerseits auf 2,3 V herunter (also auf 1/100stel), andererseits steigt aber die Stromstärke auf das 100fache an. Damit kannst du zum Beispiel einen Nagel zum Glühen oder sogar zum Durchschmelzen bringen (B 18.16). Du kannst auf der Sekundärseite auch eine Schmelzrinne verwenden (B 18.17). Diese wirkt wie eine einzelne Windung. Dass Windungsverhältnis ist also nun sogar 600 zu 1 und du kannst damit Zinn schmelzen oder Wasser im Nu zum Kochen bringen. Ein Hochstromtrafo wird auch beim elektrischen Schweißen verwendet, bei dem man Stromstärken bis zu 200 A benötigt (B 18.18). B 18.18 Fürs Elektroschweißen braucht man extrem hohe Stromstärken und somit einen Hochstromtrafo. B 18.16 Bei einem Windungsverhältnis von 600 zu 6 kannst du den Stromfluss in der Sekundärspule verhundertfachen. B 18.17 Die Schmelzrinne wirkt wie eine einzelne Windung. Handys können auch kabellos geladen werden, also Auflegen statt Stöpseln (B 18.14). Man spricht dann vom induktiven Laden und es ist ähnlich wie bei der elektrischen Zahnbürste. In Ladestation und Handy befinden sich jeweils eine Spule. Das magnetische Wechselfeld der Primärspule durchsetzt auch die Sekundärspule im Handy und kann so die Energie zum Aufladen übertragen. Der Vorteil ist, dass es keinen Kabelsalat gibt und es den internationalen Standard Qi gibt, der für alle Handys gültig ist. Der Nachteil ist, dass das Laden länger dauert und das Handy während dieser Zeit nicht genutzt werden kann. Bis jetzt haben wir uns nur die Spannungen in Primär- und Sekundärspule angesehen. Wie sieht es aber mit den Stromstärken aus? In Kap. 14.3 (S. 58) war schon ausführlich von der Leistung die Rede. In Kap. 18.3 (S. 98) wirst du noch genau hören, dass man die Leistung des elektrischen Stroms (P ) bekommt, wenn man Spannung (U ) und Stromstärke ( I ) multipliziert, also P = U · I. Nehmen wir vereinfacht an, dass keine Wärme verloren geht. Auf Primär- und Sekundärseite muss es dann die gleich Stromleistung geben. Es muss also gelten: P1 = U1 · I1 = P2 = U2 · I2 Etwas umsortiert kann ich daher auch schreiben: B 18.15 Spannungen und Stromstärken in Primär- und Sekundärspulen Die Stromstärken stehen also im umgekehrten Verhältnis zu den Spannungen. Wenn ein Trafo mit hoher Leistung auf der Sekundärseite wenig Windungen hat, wird dort die Stromstärke sehr hoch. Sehen wir uns dazu ein paar Beispiele an. B 18.14 Induktives Laden: Zur besseren Übersicht ist hier ein Abstand dargestellt. In Wirklichkeit muss das Handy auf der Ladestation aufliegen. Kurz zusammengefasst Transformatoren haben zwei Spulen mit verschiedener Windungszahl. Damit kann man Spannungen und Stromstärken hinauf oder hinunter transformieren, ganz wie man es benötigt. Gleichstrom auf der Sekundärseite kann man durch spezielle Schaltungen erreichen. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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