Transformator
Über diese App
Eisenkern mit Primär- und Sekundärwicklung und animiertem Magnetfluss in 3D: Übersetzungsverhältnis U₂/U₁ = N₂/N₁ = I₁/I₂; Windungszahlen und Primärspannung per Slider, hoch- und runtertransformieren sichtbar.
Wie ein Transformator arbeitet
Ein Transformator besteht aus zwei Wicklungen auf einem gemeinsamen Eisenkern. Eine Wechselspannung an der Primärwicklung erzeugt einen magnetischen Wechselfluss Φ, der im Kern umläuft und die Sekundärwicklung durchsetzt. Dort induziert er nach dem Induktionsgesetz eine Spannung. Beim idealen Transformator gilt U₂/U₁ = N₂/N₁. Da die Leistung erhalten bleibt (P₂ = P₁), verhalten sich die Ströme umgekehrt: I₁/I₂ = N₂/N₁. Mehr Spannung auf der Sekundärseite bedeutet weniger Strom. Mit Gleichspannung funktioniert ein Transformator nicht, weil sich der Fluss dann nicht ändert.
Was die App zeigt
Ein 3D-Modell mit Eisenkern, roter Primär- und blauer Sekundärwicklung. Animierte Pfeile zeigen den Fluss Φ im Kern, die Wicklungsdichte ändert sich mit der Windungszahl. Ein Panel zeigt Betriebsart (hoch, herunter oder 1:1), U₂, I₂, die Leistungen auf beiden Seiten und das Übersetzungsverhältnis. Die Ansicht lässt sich mit der Maus durch Ziehen drehen.
Selbst ausprobieren
Stell N₁ und N₂ zwischen 20 und 400 Windungen ein, dazu die Primärspannung (10 bis 400 V) und den Primärstrom (0,1 bis 5 A). Mach N₂ größer als N₁: Die Spannung steigt, der Sekundärstrom sinkt. Vergleiche die Leistungen P₁ und P₂, sie bleiben im idealen Modell gleich. Mit N₁ = N₂ erhältst du einen Trenntransformator im Verhältnis 1:1.
Häufige Fragen
- Wie funktioniert ein Transformator?
- Die Primärwicklung erzeugt mit Wechselstrom einen sich ständig ändernden Magnetfluss im Eisenkern. Dieser Fluss durchsetzt die Sekundärwicklung und induziert dort eine Spannung. Das Verhältnis der Spannungen entspricht beim idealen Transformator dem Verhältnis der Windungszahlen.
- Wie berechnet man die Sekundärspannung eines Transformators?
- Für den idealen Transformator gilt U₂ = U₁·N₂/N₁. Bei 230 V primär, 1000 Primär- und 50 Sekundärwindungen ergibt sich U₂ = 11,5 V. Reale Transformatoren liefern wegen Verlusten etwas weniger.
- Warum sinkt der Strom, wenn ein Transformator die Spannung erhöht?
- Ein idealer Transformator überträgt Leistung ohne Verluste, also gilt U₁·I₁ = U₂·I₂. Steigt die Spannung, muss der Strom im gleichen Verhältnis sinken: I₂ = I₁·N₁/N₂. Deshalb transformiert man für Fernleitungen hoch, um mit kleinen Strömen geringe Leitungsverluste zu haben.
- Was kann ich in der Transformator-App einstellen?
- Du regelst die Windungszahlen N₁ und N₂, die Primärspannung und den Primärstrom. Die 3D-Ansicht zeigt Wicklungen und Magnetfluss, das Panel Sekundärspannung, Sekundärstrom, beide Leistungen und das Übersetzungsverhältnis.
Fach: Grundlagen der Elektrotechnik
Mehr aus Grundlagen der Elektrotechnik
- Diode & Gleichrichter
- Drehstrom
- Elektrisches Feld & Coulomb
- Elektromagnetische Induktion
- Kirchhoffsche Gesetze
- Kondensator & RC-Glied
- Magnetfeld & Lorentzkraft
- Ohmsches Gesetz
Eine VisuApp von heyprof: interaktiv, kostenlos im Browser, ohne Anmeldung. Was ist eine VisuApp? · Alle Apps