Ich brauche Hilfe bei dieser Physikaufgabe (9.Klasse)?
Ich würde mich über jede antwort freuen , da ich die aufgabenstellung echt gar nicht verstehe und nicht weiß was ich tun muss.
Ein Lehrerexperiment zum Transformator nutzt im Primärkreis eine Spule mit 500 Wdg., die an die Netzspannung (230 V) angeschlossen wird. Als Sekundärspule dient ein Experimentierkabel, das 4 Mal lose um den gemeinsamen Eisenkern gewickelt ist und eine Fahrradlampe zum Leuchten bringt. Welche Spannung liegt am Experimentierkabel an, wo das Lämpchen angeschlossen wird?
3 Antworten
Die Aufgabe bezieht sich auf die Formeln für einen sogenannten idealen Transformator der in der Realität so gar nicht existieren kann. Der Grund dafür ist der, dass ein Transformator genau wie alle anderen elektronischen Geräte mit Verlusten behaftet sind. Was das ganze bedeutetet klären wir später, ist im Grunde gar nicht so wild.
Schauen wir und das Prinzip eines Idealen Transformators an. Grundsätzlich empfiehlt es sich zunächst einmal bei diesen Aufgaben sich diese durchzulesen (wer hätte das gedacht) und zu analysieren. Dabei wird aufgeschrieben was gegeben und was gesucht ist.
geg: Uprim=U1=230V; Nprim=N1=500; Nsek=N2=4
ges: Usek=U2
Nun sehen wir auf einen Blick genau was gesucht und was gegeben ist und nun können wir darüber nachdenken, wie wir bezogen auf den Gegebenheiten die fehlende Größe ermitteln können. Das macht das ganze wesentlich übersichtlicher.
Ein idealer Transformator der so nur in der Theorie existiert ist in der Lage Verlustlos die Leistung von der Primärseite auf die Sekundärseite zu übertragen. Dann würde folgendes Verhältnis gelten:
U2/U1=N2/N1
Das heißt das Verhältnis zwischen Ein und Ausgangsspannung ist das gleiche wie das Verhältnis der Sekundär und der Primärwicklung. Lass uns nun einfach mal die Werte eingeben. Wir setzen also die Werte von Gegeben und von Gesucht entsprechend in die Gleichung ein:
U2/230V=4/500
Wir sehen, dass wir aufgrund der fehlenden Größe keinen Wert für U2 einsetzen können. Allerdings sich alle anderen Werte vorhanden. Wir können also die Gleichung entsprechend nach U2 umstellen. Um Formeln umzustellen müssen allerdings ein paar Mathematische Grundregeln bekannt sein. Wir haben es hier unschwer erkennbar mit Brüchen zu tun. Ein Bruch besteht dabei immer aus einem Zähler der oben steht und einem Nenner der unten steht z.b. 6/3 also 6 Drittel. Das ganze kann man auch mit Variablen machen. Variablen sind dabei nichts anderes als Platzhalter für irgend eine Zahl. Die Zahl kennst du nicht, deshalb kannst du hier auch nichts ausrechnen aber du kannst die bekannten Regeln an ihnen anwenden. z.b. a/b Du hast also irgend eine Zahl im Nenner und irgend eine Zahl im Zähler. Welche ist erstmal egal. Für die Windungen währen es N2/N1 können auch 50/600 sein muss ja nicht zwangsläufig 4 und 500 sein.
Wenn wir nun 2 Brüche haben, die zum selben Ergebnis führen wie es hier der Fall ist und alle werte sind bekannt bis auf dem Wert der im Zähler des 1. Bruches steht, dann können wir diesen ermitteln in dem wir den 2. Bruch mit dem Nenner Multiplizieren. Beispiel A/B=C/D um A herauszufinden können wir C/D mit B Multiplizieren und wir erhalten A=(C/D)*B/1 für die Übersicht habe ich B als Bruch geschrieben B/1 ist aber das selbe wie B denn irgendeine Zahl durch 1 ist irgendeine Zahl. Wir können also genauso gut schreiben: (C/D)*B und das ist das gleiche wie A=C*B/D
Falls es zu schwer ist, kann es helfen sich die Grundlagen nochmal anzusehen. Rechnen mit Brüchen und Binomische Formeln. Das lohnt sich wirklich sich das anzusehen, denn wenn man das verstanden hat, fängt man wirklich an ein Auge dafür zu entwickeln und du bist dann in der Lage alle möglichen Formeln easy umzustellen egal ob da jetzt steht A=B/C und du musst nach C umstellen oder ob da steht A=B*C+F*G/H
Wenden wir das ganze nun auf die Gleichung an, dann erhalten wir für den Gesuchten Wert U2 die Formel U2=(4/500)*230 oder U2=4*230/500
Werte im Taschenrechner eingeben und ausrechnen und es sollte der Wert für U2 1,84 rauskommen. Einheit ist Volt also V demnach haben wir 1,84V.
Das alles gilt wie gesagt nur für den idealen Transofrmator ohne Verlusten oder einen realen unbelasteten Transofrmator also ohne Verbraucher Sekundär seitig.
500Wdg / 4Wdg = 125
230V / 125 = 1,84V
1,84 V = 230 / (500/4)