Über dieses Experiment
Ein Transformator verändert die Wechselspannung, indem er einen veränderlichen magnetischen Fluss zwischen zwei Wicklungen teilt. Ändere das Windungsverhältnis und die Last, um zu sehen, wie Spannung und Strom sich gegensätzlich verändern, während die Leistung erhalten bleibt. Alle Messwerte sind Effektivwerte für sinusförmigen Wechselstrom; die Skizze der Wicklungen zeigt die Windungszahlen, nicht jede einzelne Windung.
Lernziele
- Untersuche, wie sich die Windungszahl der Sekundärwicklung auf deren Effektivspannung auswirkt, während die anderen Variablen konstant gehalten werden.
- Nutze das Diagramm und die Messwerte, um eine Vorhersage zu überprüfen.
- Erkläre die physikalischen Annahmen und wo dieses Modell nicht mehr gilt.
Anleitung
- 1Verwende 400 Windungen auf der Primärseite, 200 Windungen auf der Sekundärseite, 24 V und 100 Ω. Überprüfe, ob an der Sekundärseite 12 V und 0,12 A anliegen.
- 2Behalte die Kurve bei und verdopple die Windungszahl der Primärwicklung. Vergleiche die Steigung.
- 3Lass die Windungszahlen unverändert und halbiere den Lastwiderstand. Welche Spannungen bleiben konstant und welche Ströme verdoppeln sich?
- 4Stelle gleiche Windungszahlen ein. Prüfe, ob Primär- und Sekundärstrom übereinstimmen.
Das Modell
Annahmen
- Die Eingangsspannung ist sinusförmige Wechselspannung, und alle Spannungs- und Stromwerte sind Effektivwerte. Die Kopplung ist perfekt, und der Magnetisierungsstrom wird vernachlässigt.
- Es gibt keine Wicklungsverluste, Kernverluste, Sättigung oder Begrenzungen der Quelle. Hohe vorhergesagte Leistungen sind ideale Extrapolationen und keine Nennwerte der Geräte.
Im Unterricht ausprobieren
- Q1Warum ist der Sekundärstrom bei einem Abwärtstransformator größer als der Primärstrom?
- Q2Welches Windungsverhältnis ergibt in diesem idealen Modell aus 24 V eine Spannung von 6 V?
Häufig gestellte Fragen
Würde dieser Transformator mit konstantem Gleichstrom funktionieren?
Nein. Konstanter Gleichstrom sorgt nicht für einen sich ändernden magnetischen Fluss im Kern. Das hier verwendete Spannungsverhältnis-Modell setzt eine Wechselstromanregung voraus.
Erzeugt eine Erhöhung der Spannung Energie?
Nein. Der ideale Transformator erhält die Leistung. Ausgangsstrom und Eingangsstrom passen sich dem Übersetzungsverhältnis und der angeschlossenen Last an.