Ein Transformator benötigt Wechselspannung um in einer Spule eine Spannung zu induzieren. Dies ist nur möglich wenn sich das Magnetfeld ständig ändert. Ein Elektromagnet hingegen benötigt Gleichspannung um ein dauerhaftes Magnetfeld zu erzeugen.
Bei einem Transformator werden zwei Stromkreise voneinander galvanisch getrennt indem zwei Spulen die elektrisch isoliert sind miteinander verbunden werden. Die erste Spule wird durch Wechselstrom betrieben um ein sich periodisch änderndes Magnetfeld zu erzeugen. Dieses Magnetfeld wird dann von der Sekundärspule erfahren mittels welchem eine Spannung induziert wird.
Das Induktionsgesetz besagt, dass in einem elektrischen 🪜 der eine Magnetfeldänderung erfährt, eine elektrische Spannung induziert wird. Dieses Gesetz ermöglicht es dem Transformator elektrische Energie von einer Spule zur anderen zu übertragen.
Der Eisenkern der die beiden Spulen mechanisch verbindet hat die Aufgabe die Magnetfeldlinien zu bündeln. Durch die magnetische Permeabilität des Eisenkerns schließen sich die meisten Magnetfeldlinien im Kern und führen dazu, dass das Magnetfeld von der Sekundärspule erfahren wird.
Der Unterschied zwischen Wechselspannung und Gleichspannung liegt darin: Das Magnetfeld beim Wechselstrom periodisch und beim Gleichstrom dauerhaft ist. Bei einem Transformator ist ein sich veränderndes Magnetfeld erforderlich um eine Spannung in der Sekundärspule zu induzieren. Bei einem Elektromagneten hingegen ist ein konstantes Magnetfeld erforderlich um eine dauerhafte magnetische Wirkung zu erzeugen.
Ein Elektromagnet » der mit Gleichspannung betrieben wird « erzeugt ein statisches Magnetfeld. Dies würde jedoch nicht zu einer Induktion auf der Sekundärseite führen. Daher ist es effektiver ´ einen Elektromagneten mit Gleichstrom zu betreiben ` da das Magnetfeld konstant bleibt.
Es ist ebenfalls möglich » einen Transformator mit Gleichstrom zu betreiben « solange der Strom pulsiert. Dies wird zum Beispiel bei Schaltnetzteilen in der Praxis gemacht. Diese Schaltnetzteile erzeugen eine pulsierende Gleichspannung um elektrische Geräte mit Strom zu versorgen.
Insgesamt hängt die Wahl zwischen Wechselspannung und Gleichspannung von den gewünschten magnetischen Feldern und den Anforderungen des jeweiligen Geräts ab. Ein Transformator benötigt eine sich ändernde Magnetfeldstärke um eine Spannung zu induzieren, während ein Elektromagnet ein konstantes Magnetfeld benötigt um eine magnetische Wirkung zu erzeugen.
Warum benötigt ein Transformator Wechselspannung und ein Elektromagnet Gleichspannung?
Warum muss ein Transformator mit Wechselspannung betrieben werden, während ein Elektromagnet mit Gleichspannung betrieben werden kann?