Fragen und Ideen um den Transformator
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Also, es geht um folgendes:
Ich verstehe das mit dem Transformator noch nicht so ganz. Hier mal, was ich so denke: Die Spannung im Primärstromkreis erzeugt ein Magnetfeld, welches wiederum im Sekundärstromkreis Strom induziert. Ist die Windungszahl im Sekundärstromkreis größer, als die Windungszahl im Primärstromkreis, ist die Spannung im Sekundärstromkreis auch größer. Die Stromstärke hängt vom Wiederstand und der Spannung ab.
Ist das soweit alles richtig?
So nun ist meine Frage: Wo genau tritt jetzt der Verlust des Trafos auf? Denn ein normaler Trafo hat ja niemals 100% Wirkungsgrad.
Die Stromstärke hängt ja von der Spannung und dem Wiederstand ab, also bleibt die bei gleichbleibender Spannung und Wiederstand gleich. Hier tritt der Verlust also nicht auf. Der Wiederstand erhöht sich ja auch nicht einfach so, erst bei der Erwärmung vielleicht. Also kann der Verlust ja nur bei der Spannung auftreten. Aber die wird ja von der Windungszahl bestimmt?
Also wo genau tritt da jetzt der Verlust statt? -
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fass mal nen trafo an der ne weile an war, dann weißt dus
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mywo schrieb:
Also, es geht um folgendes:
Ich verstehe das mit dem Transformator noch nicht so ganz. Hier mal, was ich so denke: Die Spannung im Primärstromkreis erzeugt ein Magnetfeld, welches wiederum im Sekundärstromkreis Strom induziert. Ist die Windungszahl im Sekundärstromkreis größer, als die Windungszahl im Primärstromkreis, ist die Spannung im Sekundärstromkreis auch größer. Die Stromstärke hängt vom Wiederstand und der Spannung ab.
Ist das soweit alles richtig?
Soweit ich das richtig verstanden habe, ja ;)
Also wo genau tritt da jetzt der Verlust statt?
Zunächst wird bei dem Erzeugen eines Magnetfeldes etwas Energie in Wärme umgesetzt, dies geschieht z.b. durch das "anstossen" der Elektronen an die Atomrümpfe, soweit ich das jetzt noch richtig in Errinerung hab. Dann gibt es noch die sog. "Hysterese-Verluste":
Um einen Transformator zu bauen, der eine gute Wirkung erziehlt wird meist ein Eisenkern oder anderes Ferromagnetisches Material eingearbeitet, welches die Induktion auf die Sekundärspule verstärkt. Da aber diese Materialien immer in ihrerem Magnetismus dem Induzierten Magnetfeld etwas "hinterherhinken" muss von der nun im Sinus angelegten Wechselspannung erst das "rest Magnetfeld" des Eisenkernes "umgepolt" werden, bis wieder die eigentliche Induktion auf die Sekundärspule wirken kann, welche dann letztenendes den Strom am Ausgang bereitstellt.
(http://de.wikipedia.org/wiki/Nachwirkungsverlust Nochmal etwas besser zum Nachlesen )
Das erstmal von mir dazum, hoffendlich ist es einigermaßen verständlich
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Gut, dass die "verlorene" Energie in Wärme umgewandelt wird, das weiß ich.
Das der Wirkungsgrad meist durch einen Eisenkern erhöht wird auch.
Nur wo genau ist der Verlust am Sekundärstromkreis zu erkennen?
Ein Beispiel.
Primärstromkreis: Wechselspannung 220 V Spannung, Draht mit 10 Ohm Wiederstand => I = 22A
Sekundärstromkreis: Wechselspannung 220V Spannung (Gleiche Windungszahl, wie Primärstromkreis), Draht mit 10 Ohm Wiederstand => I = 22A
Wie ihr sehen könnt ist im Primärstromkreis, sowie im Sekundärstromkreis alles genau gleich. Doch wo ist jetzt der Verlust? Erzeugen wir hier Wärme aus dem Nichts heraus?
Edit: Was mir grad noch so einfällt. Erhöhe ich die Windungszahl im Sekundärstromkreis, erhalte ich auch eine erhöhte Spannung, beispielsweise 300V. Dadurch steigt auch die Stromstärke auf 30 Ampere an, oder nicht? Das heißt doch, wir haben mehr Energie als wir reingesteckt haben?
Beitrag zuletzt geändert: 3.3.2009 19:45:58 von mywo -
nein wir wandeln energie aus dem primärkreis in weniger energie plus wärme um...du misst nur nich genau genug
Beitrag zuletzt geändert: 3.3.2009 19:44:49 von fatfox -
@fatfox
Aber das Problem ist doch gelöst. Schau doch mal meinen Edit an.
Dann haben wir am Ende sogar mehr Energie.
"nein wir wandeln energie aus dem primärkreis in weniger energie plus wärme um...du misst nur nich genau genug "
Aber die Formel ist doch U1/U2=N1/N2 woraus wir schlussfolgern können, dass bei gleicher Windungszahl auch die gleiche Spannung bleibt. Und, selbst wenn die Formel etwas ungenau ist und eigendlich eine etwas niedrigere Spannung rauskommt, erhöhen wir einfach die Windungszahl, siehe oben. -
das gilt für den unbelasteten transformator den es nicht gibt, genau wie es keine bewegung ohne reibung gibt oder keine masse ohne ausdehnung
Beitrag zuletzt geändert: 3.3.2009 19:56:38 von fatfox -
Ja, ok die Formel ist dann vielleicht für den unbelasteten Trafo. Aber beim belasteten Trafo ist es doch so, dass die Spannung im Sekundärstromkreis größer oder gleich groß ist, sobald die Windungszahl größer ist? So werden bei den E-Werken ja auch die Spannungen auf 10.000 V hochgespannt.
So und wenn das der Fall ist, dann haben wir doch am Ende sogar mehr Energie oder nicht? -
Nun im Sekundärstromkreis ist dann aber eine höhere Spannung und Stromstärke, und der ganze Rest bleibt genau wie im Primärstromkreis. Daraus schlussfolgere ich => mehr Energie.
Oder was verstehst du unter Energie und wo geht sie in diesem Fall "verloren"? -
spannung hat mit energie nix zu tun...die energie des magnetischen feldes einer spule ergibt sich aus
E = 1/2L x I²
wobei L ie induktivität einer Spule ist:
L = (µ0 x µr x N² x A) / l
mit µ0 = 1,256673 x 10^-6
µr des stoffs aus dem die spule ist
A ist die querschnittsfläche der spule
und l ist ihre länge
du siehst keine spannung weit und breit
Beitrag zuletzt geändert: 3.3.2009 20:32:12 von fatfox -
Aus Wikipedia:
Elektrische Energie ist u. a. als potenzielle Energie im elektrostatischen Feld von elektrischen Ladungen (z. B. in Kondensatoren) gespeichert. Die speicherbaren Mengen sind jedoch erheblich zu gering für viele praktische Zwecke wie KFZ-Antrieb oder Energiespeicher für die Energieversorgung. In Kraftwerken und Batterien wird sie daher z. B. aus Wärmeenergie bzw. chemischer Energie erzeugt, über Stromleitungen zu den Verbrauchern transportiert und bei den Verbrauchern in andere Energieformen verwandelt (Kraft, Licht, Wärme).
Daraus schlussfolgere ich, dass die Elektrische Energie, die Zusammenfassung aus Spannung und Stromstärke ist. Denn die machen ja sozusagen den Strom aus.
Im Allgemeinen ist es ja so:
Ich stecke verwende Energie um Strom zu erzeugen (Elektrische Energie?) und Strom besteht nunmal aus Spannung und Stromstärke oder nicht?
Da ich in meinem Beispiel im Sekundärstromkreis eine Höhere Spannung und eine höhere Stromstärke habe, ist auch der Strom größer, oder? -
fatfox schrieb: nein.
nein.
nein.
nein.
Öhm, das ist jetzt aber nicht sehr sachlich.
Erläuterungen bitte. -
du willst es nicht verstehen deswegen werd ich es nicht nochmal erklären.
bei keinem vorgang kann energie neu entstehen oder verloren gehen, energie kan lediglich von einer (mehreren) energieform in eine (mehrere) andere umgewandelt werden. --> Energieerhaltungssatz
die zusammenfassung aus spannung und stromstärke wäre die zusammenfassung aus spannung und stromstärke, es gibt keine elektrische größe die sich berechnet aus
pseudogröße = spannung + stromstärke
du verwendest energie um spannung zu erzeugen und um ladungen zu trennen z.B. mechanische, kinetische oder thermische energie.
strom kann man nicht erzeugen weil es keinen gibt, deswegen besteht er wohl kaum aus spannung und stromstärke, wenn überhaupt sagt die stromstärke etwas darüber aus wie viele ladungsträger einen leiterquerschnitt in einer zeit passieren.
und da es ja keinen strom gibt kann er auch nicht gräßer oder kleiner werden, das geht nur mit spannungen und stromstärken. -
Vllt besagt, der Energieerhaltungssatz, dass keine Energie erschaffen oder vernichtet werden kann, nur umgewandelt.
Aber:
1. Dieser Energieerhaltungssatz ist nur eine Theorie, die wiederlegt werden kann. Es gab schon viele Theorien in der Physik, einige wurden wiederlegt andere bisher nicht.
2. Vllt wird der Energieerhaltungssatz ja eingehalten, es kann ja sein dass die Energie aus der Umgebungswärme kommt, halte ich eher für unwahrscheinlich, aber so ein Trafo ist kein abgeschlossenes System, was wir ja auch gar nicht kreieren können. Deshalb kann die Energie auch irgendwoher bezogen worden sein.
3. Es könnte ja sein, das hier wirklich irgendwo Energie verloren geht. Aber da die Spannung und die Stromstärke nach dem transformieren höher sind als vorher, frage ich mich wo sie verloren geht. Ich meine rein theoretisch könnte man die Spannung einer Batterie auf 220 V transformieren und hätte dann also aus einer Batterie eine Art Steckdose gemacht. Da somit alle Energieprobleme gelöst wären, glaube ich nicht, dass das geht.
Aber woran scheitert denn der Gedankengang?
Ich meine kann man denn mit dieser Batterie, dann einen Staubsauger antreiben? Nein ich glaube nicht.
Aber warum nicht?
Die Spannung ist ja da, denn die haben wir hochtransformiert. Die Stromstärke hängt dann nur noch vom Wiederstand ab, den man ja durch Kühlung des Leiters ja auch reduzieren kann um die Stromstärke zu erhöhen.
Ich hoffe du verstehst mich jetzt. Ich will wissen woran es hapert. Was habe ich nicht bedacht? -
also das der energieehraltungssatz korrekt ist kannst du ruhig glauben, es sei denn du heißt einstein und hattest nen weißharigen großvater aus bern.
also käme die energie aus der umgebungswärme dann würde es beim betrieb des trafos sofort kälter werden, das gegenteil ist aber der fall (der trafo heizt seine umgebung)
*seufz* deine batterie hat ja gleichspannung, und die steckdose wechselspannung das heißt du müsstest zunächstmal wechselrichten und dann hochtransformieren...machen wir das halt:
batterie 10 V (wir nehmen mal an das es AC wären) gewünschte sekundärspannung 220V gibt ein übersetzungsverhältnis von 10/220 = 0,045...
so bei 100 windungen primärseitig müssen wir also sekundärseitig 2200 windungen haben...
wenn jetzt die baterie 1A liefern könnte errechne ich nur noch 0,045 A im sekundärkreis
also du könntest mit der baterie keinen staubsauger antreiben, aber nur weil der srom kleiner wird je höher die spannung wird, d.h. deine baterie muss einfach mehr strom bereit stellen dann geht das (wird auch gemacht, akkusauger gibt es)
Beitrag zuletzt geändert: 3.3.2009 22:43:57 von fatfox -
"also das der energieehraltungssatz korrekt ist kannst du ruhig glauben, es sei denn du heißt einstein und hattest nen weißharigen großvater aus bern."
Glauben ist aber Religion und für die interessiere ich mich nicht. Scherz.
Natürlich hat der Energieerhaltungssatz seine Gültigkeit. Aber auch nur solange bis er wiederlegt wurde. Ob er jemals wiederlegt wird, weiß ich nicht, aber es besteht die Möglichkeit. Wie es auch bei anderen Theorien schon gemacht wurde.
"also käme die energie aus der umgebungswärme dann würde es beim betrieb des trafos sofort kälter werden, das gegenteil ist aber der fall (der trafo heizt seine umgebung)"
Ich habe jetzt auch garnicht so fest an Energie aus Umgebungswärme gedacht. Ich meinte das nur als Beispiel, da der Trafo ein offenes System ist, könnte es sein dass er überall her Energie ziehen kann. Meinetwegen auch aus dem Erdmagnetfeld. (Wieder nur ein Beispiel)
"also du könntest mit der baterie keinen staubsauger antreiben, aber nur weil der srom kleiner wird je höher die spannung wird"
Vielleicht weißt du es noch nicht, aber die offizielle Formel lautet I = U/R so habe ich das zumindest gelernt und bis jetzt war es noch nicht anders.
Das heißt je größer die Spannung, desto größer die Stromstärke und je kleiner der Wiederstand, desto größer die Stromstärke.
Kühle ich also den Leiter, sinkt der Wiederstand und ich kann auch die Stromstärke erhöhen.
Verwende ich nun einen Supraleiter, kann ich sogar den Wiederstand ganz abschaffen und die Stromstärke sehr hoch schrauben.
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mywo schrieb:
Vielleicht weißt du es noch nicht, aber die offizielle Formel lautet I = U/R so habe ich das zumindest gelernt und bis jetzt war es noch nicht anders.
Das heißt je größer die Spannung, desto größer die Stromstärke und je kleiner der Wiederstand, desto größer die Stromstärke.
Kühle ich also den Leiter, sinkt der Wiederstand und ich kann auch die Stromstärke erhöhen.
Verwende ich nun einen Supraleiter, kann ich sogar den Wiederstand ganz abschaffen und die Stromstärke sehr hoch schrauben.
Ja und? Ändert das irgendwas an der Aussage von fatfox? Nein!
Er hat einfach recht, lass dir das besser von deinem Lehrer erklären, ein Transformator kann elektrische Energie in Form von Strom halt nur mit einem gewissen Prozentsatz Transformieren und selbst wenn dieser 100% betragen würde dann ist:
10V * 1A = 220V * 0,045454545A....
Also immernoch 10 Watt Energie wenn du es so willst. Da wurde rein garnichts *erzeugt*. -
erasmuz schrieb:
Ja und? Ändert das irgendwas an der Aussage von fatfox? Nein!
Er hat einfach recht, lass dir das besser von deinem Lehrer erklären, ein Transformator kann elektrische Energie in Form von Strom halt nur mit einem gewissen Prozentsatz Transformieren und selbst wenn dieser 100% betragen würde dann ist:
10V * 1A = 220V * 0,045454545A....
Also immernoch 10 Watt Energie wenn du es so willst. Da wurde rein garnichts *erzeugt*.
Oh ja warum sollte das nichts an der Aussage von fatfox ändern? Er behauptete die Stromstärke würde bei 220 V dann nur noch 0.045 Ampere ergeben. Doch das ist schlichtweg falsch.
Deine Rechnung das 1 = 1 ist (im übertragenen Sinne) , ist ja auch logisch.
Nur ist das nicht richtig.
Denn wenn die Spannung 200 V beträgt, wende ich nun die Formel I = U/R an. Also I = 220 V / 1 Ohm. (Nun wie komme ich nun auf so einen kleinen Widerstand? Nunja es ist halt nunmal möglich den Wiederstand durch Kühlung zu veringern und bei einem Supraleiter sogar ganz abzuschaffen.)
Das Ergebnis dieser Rechnung beträgt, für alle die Rechnen können 220 Ampere. Nix da mit 0.045 A.
So und nun erzähle mir bitte, dass du diese Formel wiederlegt hast und sie gar nicht stimmt.
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