Hallo,
ich bin Schülerin einer 9. Klasse eines Gymnasiums. Im Physikunterricht behandeln wir gerade den Transformator und müssen dazu nun einige Aufgaben lösen. Eine davon lautet: „Die Primärspannung a) verdoppelt sich und b) halbiert sich. Wie verändert sich die Sekundärspannung?“. Aus dem Buchtext werde ich nicht schlau. Auf der Seite ist noch eine Tabelle, in der jeweils für Primär- und Sekundärspule N (ich weiß nicht genau, was das ist, aber ich nehme an, es soll die Anzahl der Windungen sein?) und U angegeben ist. Zum Schluss erhält man dann die Gleichung U eins durch U zwei = N eins durch N zwei.
Ich wäre wirklich schrecklich dankbar, wenn mir das ganze jemand erklären könnte. Ich muss die Aufgaben nämlich abgeben und eine gute Note würde mir nicht schaden ;D
Vielen Dank schon mal in Voraus.
Hallo,
wenn sich die Primärspannung halbiert bzw. verdoppelt gilt das gleiche auch für die Sekundärspannung.
Was die Tabelle angeht kann ich nur raten dass das als Herleitung gedacht ist. Getreu dem Motto im Experiment kann man sehen.
In diesem Zusammenhang ist N dann auch sicher die Anzahl der Windungen.
Allerdings hängt die Aufgabe oben nicht direkt mit der Formel zusammen. Das einzige was man angeben kann ist, dass die beiden größen U_1 und U_2 zueinander proportional sind U_1 = U_2* N_1/N_2 und daher dann wenn sich U_1 verdoppelt sich auch U_2 verdoppeln muss.
Vielen, vielen Dank für die schnelle Antwort (: Das hat mir wirklich sehr geholfen. Ziemlich nervig, dass die das nicht einfach im Buch so kurz und prägnant schreiben können -.-
Ähm, ich hätte da noch eine kleine Frage^^´ Ist das dann mit den Strömungsverhältnissen genau umgedreht? Also, sind die dann indirekt proportional?
Nein es sollte auch für Strom gelten, dass eine Verdoppelung auf der Primärseite eine Verdopplung auf der Sekundärseite bewirkt.
Ähm, ich hätte da noch eine kleine Frage^^´ Ist das dann mit
den Strömungsverhältnissen genau umgedreht? Also, sind die
dann indirekt proportional?
huhu,
also ja, N steht für die Windungszahl. dann gilt am transformator immer Eingangsspannung durch ausgangsspannung = eingangswindungszahl durch ausgangswindungszahl (schreib dir das am besten mal mit formelzeichen auf, dann siehst du es besser). Mein erklärungsversuch wäre folgender: die windungen bleiben glech, also „konstant“ und somit ist N_1/N_2=konstant und somit auch U_1/U_2=konstant, somit würde eine verdopplung (oder verdreifachung, oder halbierung) der eingangsspannung auch eine verdopplung (oder verdreifachung oder halbierung) der ausgansspannung bedeuten. eine weitere erklärung mittels formeln entwickelt gerade mein Mitbewohner an meiner Tafel, ich werde dir einen Link zu dem Foto der tafel geben, das bild solltest du dir unbedingt auch ansehen, das ist eine etwas ausführliche erklärung dieses einzelfalls. (bitte irritier dich nicht an meiner kochliste in der ecke 
)
Hallo,
du hast es ja eigentlich schon selbst angegeben: die Spannungen U verhalten sich so zueinander wie die Windungszahlen N. Wird an den Windungen nichts verändert, dann sind Primär- und Sekundärspannung direkt proportional zu einander.
Hallo Unbekannte,
Auf der Seite ist noch eine Tabelle, in der
jeweils für Primär- und Sekundärspule N (ich weiß :nicht genau, was das ist, aber ich nehme an, es soll
die Anzahl der Windungen sein?) und U angegeben ist.
Genau, N ist die Anzahl der jeweiligen Windungen.
Zum Schluss erhält man dann die Gleichung
U eins durch U zwei = N eins durch N zwei.
Mit der Gleichung bist du schon auf dem richtigen Weg. Also, angenommen U1 verdoppelt sich: Was muss mit U2 passieren, damit die Gleichung noch stimmt?
Gruß
Anwar
Hallo,
Hallo OneStepCloser,
ich bin Schülerin einer 9. Klasse eines Gymnasiums. Im
Physikunterricht behandeln wir gerade den Transformator und
müssen dazu nun einige Aufgaben lösen. Eine davon lautet: „Die
Primärspannung a) verdoppelt sich und b) halbiert sich. Wie
verändert sich die Sekundärspannung?“. Aus dem Buchtext werde
ich nicht schlau. Auf der Seite ist noch eine Tabelle, in der
jeweils für Primär- und Sekundärspule N (ich weiß nicht genau,
was das ist, aber ich nehme an, es soll die Anzahl der
Davon würde ich jetzt mal ausgehen; N ist dafür eine übliche Bezeichnung. Allgemein bezeichnet N oft eine Anzahl, und das einzige, was hier sinnvoll in Frage kommt, ist die Anzahl der Windungen.
Windungen sein?) und U angegeben ist. Zum Schluss erhält man
dann die Gleichung U eins durch U zwei = N eins durch N zwei.
Ich wäre wirklich schrecklich dankbar, wenn mir das ganze
Habt ihr das denn im Unterricht nicht besprochen?!
jemand erklären könnte. Ich muss die Aufgaben nämlich abgeben
und eine gute Note würde mir nicht schaden ;D
Also, in Kürze: Der Transformator koppelt zwei Stromkreise. An jedem Stromkreis hat man eine Spannung, daher gibt es ein U_1 und ein U_2. Die wesentlichen Kenngrößen des Transformators, die eben auch das Transformationsverhältnis bestimmen, sind die Anzahl der Windungen der beiden Spulen, N_1 und N_2.
Der wesentliche Zusammenhang ist durch die von Dir genannte Formel gegeben: U_1 / U_2 = N_1 / N_2. Das kann man umstellen, je nachdem, welche Größen gegeben sind und welche man berechnen will. In Deinem Fall ist nach der Sekundärspannung gefragt, also stellen wir um:
U_2 = N_2/N_1 * U_1.
Man sieht, die Sekundärspannung ist direkt proportional zur Primärspannung. Der Proportionalitätsfaktor ist das Windungsverhältnis der Spulen, N_2/N_1.
Damit sollte dann klar sein, was passiert, wenn man die Primärspannung beispielsweise halbiert oder verdoppelt.
Vielen Dank schon mal in Voraus.
Hoffe, geholfen zu haben.
Viele Grüße, Christoph
Hallo OneStepCloser,
vielleicht hilft ja der Text im Web weiter. Wikipedia ist immer für einen Klick gut:
http://de.wikipedia.org/wiki/Transformator#Idealer_T…
Auch die Abschnitte Grundprinzip und vielleicht noch Geschichte verdienen es, durchgelesen zu werden. Der Rest ist eher von technischem Interesse; ist vielleicht für praktisch verlangte Leute hilfreich - muß aber für den ersten Anlauf nicht sein.
Mit dem Wissen müßten die beiden Teilaufgaben einfach zu lösen sein. Eigentlich ist die Aufgabe eine reine Rückmeldung um sicherzustellen, daß der Grundprinzip verstanden worden ist.
MfG
G. Aust
Hallo OneStepCloser 
Kurze Zwischenfrage - bist du zufällig Linkin Park Fan? Dein Name erinnert mich so ein bisschen an einen älteren Song von denen…
Aber zum Thema:
Du hast die Formelzeichen schon ganz richtig interpretiert. U ist die Spannung und N ist die Windungszahl. Der Index 1 deutet auf die Primär-Spule (also die „Eingangs-Seite“) und Index 2 auf die Sekundär-Spule (also die „Ausgangs-Seite“).
Vollständig ausgedrückt lässt sich also sagen:
U_1 … Spannung an der Primärspule
U_2 … Spannung an der Sekundärspule
N_1 … Windungszahl der Primärspule
N_2 … Windungsanzahl der Sekundärspule
Zusammen mit ein paar „wilden“ physikalischen Gleichungen kann man über eine längere Herleitung dann die von dir genannte Gleichung aufstellen:
U_1 / U_2 = N_1 / N_2
Auf die Herleitung will ich jetzt hier in dieser Nachricht nicht direkt eingehen. Wenn du sie unbedingt erklärt brauchst, kannst du mir ja nochmal Bescheid geben. Da lässt sich sicher was machen. Aber ich glaube für den Physikunterricht ist die Anwendung der Gleichung wichtiger als die Herleitung, deshalb werde ich mich jetzt mit deiner konkreten Aufgabenstellung befassen.
Bei der Aufgabe wird eine Veränderung der Primärspannung angenommen (verdoppeln und halbieren) und es wird gefragt wie die Sekundärspannung sich dann verändern wird.
Um diese Frage zu beantworten, muss die oben aufgeführte Gleichung umgestellt werden - und zwar nach der Sekundärspannung, da uns diese ja interessiert (Was passiert mit der Sekundärspannung wenn man die Primärspannung verändert?).
Zunächst nehme ich die oben aufgeführte Gleichung und multipliziere beide Seiten mit U_2
U_1 = N_1 / N_2 * U_2
Anschließend multipliziere ich beide Seiten der Gleichung mit N_2
U_1 * N_2 = N_1 * U_2
Und nun dividiere ich beide Seiten durch N_1. Damit erhalte ich die nach N_2 umgestellte Gleichung.
U_1 * N_2 / N_1 = U_2
Ich schreib sie jetzt hier nochmal anders hin, so dass U_2 auf der linken Seite steht. Die Gleichung selbst bleibt die selbe.
U_2 = U_1 * N_2 / N_1
Wie sich eine Halbierung oder Verdopplung von U_1 auf U_2 auswirkt, kannst du jetzt recht einfach an einem Zahlenbeispiel nachvollziehen.
Ich hab dazu mal eine Beispielrechnung mit den folgenden Zahlenwerten gemacht:
gegeben:
U_1 = 100 V
N_1 = 300
N_2 = 400
gesucht:
U_2
Aus der nach U_2 umgestellten Formel ergibt sich:
U_2 = 100 V * 400 / 300 = 133,33 V
Das ist der „Ursprungswert“ für U_2.
Wenn ich jetzt die Primärspannung verdopple, also statt der bisherigen 100 V nun 200V einsetzte erhalte ich:
gegeben:
U_1 = 200 V
N_1 = 300
N_2 = 400
gesucht:
U_2
U_2 = 200 V * 400 / 300 = 266,66 V
Bei einer Verdopplung der Primärspannung wird also die Sekundärspannung ebenfalls verdoppelt.
Wenn ich hingegen die Primärspannung ausgehend von den ursprünglichen 100V auf 50 V halbiere erhalte ich:
gegeben:
U_1 = 50 V
N_1 = 300
N_2 = 400
gesucht:
U_2
U_2 = 50 V * 400 / 300 = 66,66 V
Bei einer Halbierung der Primärspannung halbiert sich folglich die Sekundärspannung.
Ich hoffe ich konnte dir damit beim Lösen der Aufgabe und beim Verstehen des Themas Transformators weiterhelfen.
Solltest du noch Fragen haben, nur zu - das kriegen wir auch noch hin!
-)
Schöne Grüße
Sebastian
Hi,
die von dir genannte Gleichung enthält eigentlich schon die Lösung:
U_1/U_2 = N_1/N_2
N ist, wie du gesagt hast, die Windungszahl der jeweiligen Spule. Löse die Gleichung nach der Primärspannung U_1 auf. Dann musst du dir nur noch überlegen, was mit der Sekundärspannung U_2 passieren muss, wenn du U_1 verdoppelst/halbierst, damit die Gleichung noch immer stimmt.
Tut mir leid, dass ich erst jetzt antworte, vielleicht interessiert es Dich ja doch noch.
Der ideale Transformator hat ein fest eingeprägtes Verhältnis von Primär- und Sekundärspannung. Das heißt ganz klar, dass sich die Sekundärspannung verdoppelt, wenn die Primärspannung verdoppelt wird. Genauso halbiert sich die Sekundärspannung, wenn die Primärspannung halbiert wird.
Das ist erstmal fix.
Die Frage, wie nun dieses fest eingeprägt Verhältnis funktioniert wird eben in der Tabelle erläutert.
Beispiel:
Die Primärwicklung hat 100 Windungen, die Sekundärwicklung hat 300 Windungen. Das Verhältnis ist daher 3.
Legt man 10 Volt Wechselspannung an die Primärwicklung an, erhält man 30 Volt an der Sekundärwicklung. Verdoppelt man die Spannung an der Primärwicklung, kommen sekundärseitig 60V heraus.