Transformator
Die Windungszahl N<sub>2</sub> eines idealen Trafos ist das fünffache von N<sub>1</sub>. Was kann man über Spannungen und Stromstärken aussagen?

Es gilt dann U<sub>2</sub> = 5·U<sub>1</sub>
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Es gilt dann U<sub>1</sub> = 5·U<sub>2</sub>
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Es gilt dann I<sub>2</sub> = 5·I<sub>1</sub>
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Es gilt dann I<sub>1</sub> = 5·I<sub>2</sub>
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Lösung: 
Richtig sind die Antworten <b>1</b> und <b>4</b>: Die Spannungen verhalten sich beim idealen Trafo wie die Windungsazahlen: U<sub>1</sub> : U<sub>2</sub> = N<sub>1</sub> : N<sub>2</sub> => U<sub>2</sub> = 5·U<sub>1</sub>; Die Stromstärken verhalten sich beim idealen Trafo umgekehrt wie die Windungsazahlen: I<sub>1</sub> : I<sub>2</sub> = N<sub>2</sub> : N<sub>1</sub> => I<sub>1</sub> = 5·I<sub>2</sub>.
Die Windungszahl N<sub>2</sub> eines idealen Trafos ist das fünffache von N<sub>1</sub>. Was kann man über das Verhältnis von Primärleistung zu Sekundärleistung sagen?

Es gilt dann P<sub>2</sub> = 5·P<sub>1</sub>
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Es gilt dann P<sub>1</sub> = 5·P<sub>2</sub>
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Es gilt dann P<sub>2</sub> = 25·P<sub>1</sub>
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Es gilt dann P<sub>1</sub> = 25·P<sub>2</sub>
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Es gilt dann P<sub>1</sub> = P<sub>2</sub>
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Lösung: 
Richtig ist nur Antwort <b>5</b>. Die Leistung ist beim <b>idealen</b> Trafo primärseitig und sekundärseitig gleich. Beim realen <b>Trafo</b> ist die sekundärseitige Leistung etwas geringer.
Die Primärspannung ist 230 V bei 500 Windungen. Die Sekundärspannung sollte etwa 10&nbsp;000 V sein. Wie groß ist die Windungszahl N<sub>2</sub> und warum steigt der Funke im Hoernerblitzableiter nach oben.

Man erreicht mit N<sub>2</sub> = 4 600 diese Spannung.
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Man erreicht mit N<sub>2</sub> = 10 000 diese Spannung.
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Man erreicht mit N<sub>2</sub> = 23 000 diese Spannung.
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Der Funke steigt wegen größer werdendem Abstand.
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Der Funke steigt wegen des Auftriebs in Luft.
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Lösung: 
Richtig sind die Antworten <b>3</b> und <b>5</b>. Bei einer Windungszahl von 23000 erreicht man eine Spannung von etwa 10 000 V. (Rechnung: 10580 V) Der Funke erwärmt die Luft im Blitzkanal und macht sie leitend. Die Luft dehnt sich durch die Wärme aus und steigt wie ein Heißluftballon auf, bis der Abstand so groß wird, dass der Blitzkanal unterbrochen wird.
Ein idealer Trafo dessen Windungszahl N<sub>2</sub> = 2·N<sub>1</sub> ist, wird auf der Sekundärseite durch einen Widerstand R<sub>2</sub> belastet. Auf der Primärseite wird der Widerstand R<sub>1</sub> der Anordnung durch Messung von Stromstärke und Spannung bestimmt. Was ist richtig?

Es gilt dann R<sub>1</sub> = 4·R<sub>2</sub>
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Es gilt dann R<sub>1</sub> = 2·R<sub>2</sub>
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Es gilt dann R<sub>1</sub> = R<sub>2</sub>
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Es gilt dann R<sub>1</sub> = 0,5·R<sub>2</sub>
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Es gilt dann R<sub>1</sub> = 0,25·R<sub>2</sub>
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Lösung: 
Richtig also Antwort <b>5</b>. Die Spannung auf der Primärseite ist die Hälfte der Spannung auf der Sekundärseite und der Strom auf der Primärseite ist das doppelte des Stroms auf der Sekundärseite. Deshalb ist der Widerstand R<sub>1</sub>, der sich aus dem Quotienten U<sub>1</sub>/I<sub>1</sub> berechnet ein Viertel von R<sub>2</sub>.
Welche Spannung muss primär (links) angelegt werden und welcher Strom fließt primär, wenn der Wirkungsgrad des Trafos 100% (idealer Trafo) ist?

Die Primärspannung ist 2300 V.
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Die Primärspannung ist 23 V.
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Der Primärstrom ist 2,5 A.
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Der Primärstrom ist 25 mA.
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Lösung: 
Bei einem idealen Trafo ist <b>2</b> und <b>3</b> richtig. Die Spannung wird um Faktor 10 hochtransformiert, der Strom um Faktor 10 runtertransformiert.
Flexon wickelt die Primär- und die Sekundärwicklung um den gleichen Eisenkern, dabei hat er die Auswahl zwischen einem I-Kern, den man am leichtesten wickeln kann, einem U-Kern und einem geschlossenen O-Kern. Was ist richtig?

Diese Form des Trafos funktioniert gar nicht.
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Alle drei so gebauten Trafos funktionieren.
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Nur der Trafo mit dem O-Kern funktioniert.
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Der Wirkungsgrad des O-Kern-Trafos ist besser als der des U- und der des I-Kern-Trafos.
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Lösung: 
Richtig sind die Antworten <b>2</b> und <b>4</b>. Alle 3 Trafos funktionieren, da sich das gemeinsame Feld von Primär- und Sekundärspule im Takt des Wechselstroms ändert. Der O-Kern hat, da das Magnetfeld geschlossen im Eisenkern verläuft, einen wesentlich besseren Wirkungsgrad wie der U und der I-Kern, deren Wirkungsgrade sich nur unwesentlich unterscheiden.
Die Sekundärspule hat insgesamt 20 Windungen und vier Abgriffe 0, 1, 2 und 3. Welche Spannungen kann man zwischen den Abgriffen messen?

Zwischen 1 und 2 liegt die gleiche Spannung wie zwischen 2 und 3.
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Zwischen 0 und 1 misst man 13,8 V.
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Zwischen 0 und 2 misst man 18,4 V.
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Zwischen 1 und 3 misst man 0 V.
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Richtig: 
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Lösung: 
Richtig sind die Antworten <strong>1</strong>, <strong>2</strong> und <strong>3</strong>. Wegen \(\frac{{{U_{\rm{S}}}}}{{{U_{\rm{P}}}}} = \frac{{{N_{\rm{S}}}}}{{{N_{\rm{P}}}}} \Leftrightarrow {U_{\rm{S}}} = \frac{{{N_{\rm{S}}}}}{{{N_{\rm{P}}}}} \cdot {U_{\rm{P}}}\) und sind die Sekundärspannungen zwischen 1 und 2 und 3 und 4 gleich. Für die Spannung zwischen 0 und 1 erhält man so \({U_{{\rm{0 - 1}}}} = \frac{{12}}{{200}} \cdot 230\,{\rm{V}} = 13{,}8\,{\rm{V}}\), zwischen 0 und 2 \({U_{{\rm{0 - 2}}}} = \frac{{12 + 4}}{{200}} \cdot 230\,{\rm{V}} = 18{,}4\,{\rm{V}}\) und zwischen 1 und 3 \({U_{{\rm{1 - 3}}}} = \frac{{4 + 4}}{{200}} \cdot 230\,{\rm{V}} = 9{,}2\,{\rm{V}}\).
Ein idealer Trafo mit \(600\) Primärwicklungen und \(6\) dicken Sekundärwicklungen wird an \(230\,\rm{V}\) Wechselstrom angeschlossen und sekundärseitig durch einen Nagel kurzgeschlossen, der zu glühen beginnt. Der Primärstrom wird mit \(5\,\rm{A}\) gemessen.

Sekundärseitig sind \(230\,\rm{V}\).
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Sekundärseitig sind \(2{,}3\,\rm{V}\).
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Sekundärseitig sind \(23000\,\rm{V}\).
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Der Sekundärstrom ist \(5\,\rm{A}\).
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Der Sekundärstrom ist \(500\,\rm{A}\).
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Der Sekundärstrom ist \(0{,}05\,\rm{A}\).
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Lösung: 
Bei einem idealen Trafo ist <strong>2</strong> und <strong>5</strong> richtig. Wegen \(\frac{{{U_{\rm{S}}}}}{{{U_{\rm{P}}}}} = \frac{{{N_{\rm{S}}}}}{{{N_{\rm{P}}}}} \Leftrightarrow {U_{\rm{S}}} = \frac{{{N_{\rm{S}}}}}{{{N_{\rm{P}}}}} \cdot {U_{\rm{P}}}\) ergibt sich für die Sekundärspannung \({U_{\rm{S}}} = \frac{6}{{600}} \cdot 230\,{\rm{V}} = 2{,}3\,{\rm{V}}\) und wegen \(\frac{{{I_{\rm{S}}}}}{{{I_{\rm{P}}}}} = \frac{{{N_{\rm{P}}}}}{{{N_{\rm{S}}}}} \Leftrightarrow {I_{\rm{S}}} = \frac{{{N_{\rm{P}}}}}{{{N_{\rm{S}}}}} \cdot {I_{\rm{P}}}\) für den Sekundärstrom \({I_{\rm{S}}} = \frac{{600}}{6} \cdot 5\,{\rm{A}} = 500\,{\rm{A}}\).
Welche Spannung muss primär angelegt werden und welcher Strom fließt primär, wenn der Wirkungsgrad des Trafos 100% (idealer Trafo) ist?

Die Primärspannung ist 30 V.
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Die Primärspannung ist 60 V.
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Der Primärstrom ist 2 A.
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Der Primärstrom ist 200 mA.
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Lösung: 
Richtig sind die Antworten <b>1</b> und <b>4</b>. Das Übersetzuungsverhältnis ist 10 : 1 => Die Primäspannung muss das Zehnfache der Sekundärspannung, also 30 V sein. Der Sekundärstrom ist 2 A und deshalb der Primärstrom 0,2 A.
Wie viele Wicklungen hat die Primärspule und welcher Strom fließt auf der Primärseite, wenn der Trafo ca. 90% Wirkungsgrad hat?

Die linke Primärspule hat 120 Windungen.
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Die linke Primärspule hat 400 Windungen.
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Der Primärstrom ist 250 mA.
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Der Primärstrom ist 275 mA.
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Der Primärstrom ist 278 mA.
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Lösung: 
Richtig sind die Antworten <b>2</b> und <b>5</b>. Das Untersetzungsverhältnis ist 20 : 1. => Die Primärspule muss das 20-fache der Wicklungszahl der Sekundärspule, also 400 Windungen haben. Wäre der Wirkungsgrad 100% (idealer Trafo), so wäre der Primärstrom der 20-te Teil des Sekundässtroms also 250 mA. Teilt man 250 mA durch 0,9, so ergibt sich 278 mA. Probe 10% Verlust von 278 mA abgezogen ergibt den für den idealen Trafo berechneten Wert.
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