Ein Transformator ist ein Gerät, das die elektrische Spannung und Stromstärke von einer Spule auf eine andere übertragen kann, ohne dass dabei Energie verloren geht. Dies wird durch die elektromagnetische Induktion erreicht.
In einem Transformator sind zwei Spulen die Primärspule und die Sekundärspule, eng miteinander gekoppelt. Wenn die Spannung an der Primärspule geändert wird induziert dies eine Spannung in der Sekundärspule. Die Anzahl der Windungen in den beiden Spulen beeinflusst dabei die Veränderung der Spannung.
Für die erste Fragestellung mit einer Primärspule von 1600 Windungen und einer Sekundärspule von 800 Windungen und einer Eingangsspannung von 230 V, kann man den Zusammenhang zwischen Windungen und Spannung wie folgt berechnen:
Spannung an der Primärspule pro Windung = Eingangsspannung / Anzahl der Windungen in der Primärspule
Spannung an der Sekundärspule = Spannung an der Primärspule pro Windung * Anzahl der Windungen in der Sekundärspule
In diesem Fall ergibt sich:
Spannung an der Primärspule pro Windung = 230 V / 1600 = 0⸴14375 V/Windung
Spannung an der Sekundärspule = 0⸴14375 V/Windung * 800 = 115 V
Die Spannung an der Sekundärspule beträgt also 115 V. Somit hat sich die Spannung von 230 V auf 115 V halbiert.
Für die zweite Fragestellung mit einer Primärspule von 200 Windungen, einer Sekundärspule von 400 Windungen und einer Eingangsspannung von 230 V kann man folgende Gleichung aufstellen:
Spannung an der Sekundärspule = Spannung an der Primärspule pro Windung * Anzahl der Windungen in der Sekundärspule
In diesem Fall ergibt sich:
Spannung an der Primärspule pro Windung = 230 V / 200 = 1⸴15 V/Windung
Spannung an der Sekundärspule = 1⸴15 V/Windung * 400 = 460 V
Die Spannung an der Sekundärspule beträgt also 460 V. Somit hat sich die Spannung von 230 V auf 460 V verdoppelt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Spannung an der Sekundärspule eines Transformators von der Anzahl der Windungen in der Primär- und Sekundärspule abhängt. Eine Halbierung der Windungszahl führt zu einer Halbierung der Spannung, während eine Verdoppelung der Windungszahl zu einer Verdoppelung der Spannung führt. Diese Beziehung kann durch die Formel Spannung an der Sekundärspule = Spannung an der Primärspule pro Windung * Anzahl der Windungen in der Sekundärspule ausgedrückt werden.
Funktionsweise und Berechnung eines Transformators
Wie verändert sich die Spannung in einem Transformator in Abhängigkeit von der Anzahl der Windungen in der Primär- und Sekundärspule?