Physik Klassenarbeit

• Was ist ein Transformator?

  Ein Gerät zur Spannungsänderung ohne Frequenzänderung
• Welche Hauptkomponenten hat ein Transformator?

  Primärspule, Sekundärspule und Eisenkern
• Wie funktioniert ein Transformator?

  Durch elektromagnetische Induktion zwischen Spulen
• Was passiert, wenn die Windungszahl der Spulen erhöht wird?

  Die Spannung kann höher oder niedriger transformiert werden
• Was beschreibt das Prinzip der elektromagnetischen Induktion?

  Änderung des Magnetfeldes induziert Spannung in einem Leiter
• Was ist die Transformatorgleichung?

  $\frac{U_{1}}{U_{2}} =$$\frac{N_{1}}{N_{2}}$
• Was bedeutet $U_{1}$ in der Transformatorgleichung?


  Die Eingangsspannung (Primärspannung)
• Was ist ein Aufwärtstransformator?

  Ein Transformator, der die Spannung erhöht
• Was ist ein Abwärtstransformator?

  Ein Transformator, der die Spannung verringert
• Wo werden Abwärtstransformatoren typischerweise verwendet?

  In Haushaltsgeräten zur sicheren Nutzung
• Warum funktionieren Transformatoren nur mit Wechselspannung (AC)?

  Weil ein wechselndes Magnetfeld für Induktion nötig ist
• Was passiert bei Gleichspannung (DC) in einem Transformator?

  Es erzeugt kein wechselndes Magnetfeld
• Wo werden Aufwärtstransformatoren typischerweise verwendet?

  In Kraftwerken zur Energieübertragung
• Wie berechnet man die Windungszahl der Sekundärspule?

  $N_{2} =$$\frac{U_{2} \times N_{1}}{U_{1}}$
• Wie hoch ist die Windungszahl der Sekundärspule bei 230 V und 10 kV?

  $N_{2} \approx 43478$
• Wie berechnet man die Leistungsaufnahme bei 95% Wirkungsgrad?

  $P_{1} =$$\frac{P_{2}}{0.95}$
• Wie hoch ist die Leistungsaufnahme bei 23 V und 110 A?

  $P_{2} =$$2530 W$
• Wie berechnet man die Stromstärke in der Primärspule?

  $I_{1} =$$\frac{P_{1}}{U_{1}}$
• Wie hoch ist die Stromstärke in der Primärspule bei 2663 W und 230 V?

  $I_{1} \approx 11.57 A$
• Was sind die Haupttypen von Transformatoren und ihre Anwendungen?

  • Aufwärtstransformator:
  • Erhöht die Spannung
  • Anwendung: Kraftwerke zur Fernübertragung
  • Abwärtstransformator:
  • Verringert die Spannung
  • Anwendung: Haushaltsgeräte zur sicheren Nutzung
• Was sind die Effekte von AC und DC auf Transformatoren?

  • Wechselspannung (AC):
  • Erzeugt ein wechselndes Magnetfeld
  • Induziert Spannung in der Sekundärspule
  • Gleichspannung (DC):
  • Erzeugt ein konstantes Magnetfeld
  • Keine Induktion in der Sekundärspule
• Was sind die Schlüsselbegriffe im Zusammenhang mit Transformatoren?

  • Transformator: Gerät zur Spannungsänderung
  • Primärspule: Eingangsspule
  • Sekundärspule: Ausgangsspule
  • Eisenkern: Verstärkt den magnetischen Fluss
  • Windungszahl: Anzahl der Windungen einer Spule
• Was ist das Prinzip, nach dem ein Transformator funktioniert?

  Elektromagnetische Induktion
• Was passiert, wenn in der Primärspule eine Wechselspannung angelegt wird?

  Es entsteht ein wechselndes Magnetfeld
• Wie induziert das Magnetfeld eine Spannung in der Sekundärspule?

  Es durchdringt die Sekundärspule
• Wie lautet die Transformatorgleichung?

  $\frac{U_{1}}{U_{2}} =$$\frac{N_{1}}{N_{2}}$
• Was stellt $U_{1}$ in der Transformatorgleichung dar?


  Eingangsspannung (Primärspannung)
• Was stellt $U_{2}$ in der Transformatorgleichung dar?


  Ausgangsspannung (Sekundärspannung)
• Was stellt $N_{1}$ in der Transformatorgleichung dar?


  Windungszahl der Primärspule
• Was stellt $N_{2}$ in der Transformatorgleichung dar?


  Windungszahl der Sekundärspule
• Warum funktionieren Transformatoren nur mit Wechselspannung (AC)?

  Weil die Änderung des Magnetfeldes notwendig ist
• Wie berechnet man die Windungszahl der Sekundärspule?

  $N_{2} =$$\frac{U_{2}}{U_{1}} \times N_{1}$
• Wie viele Windungen hat die Primärspule im gegebenen Beispiel?

  1000 Windungen
• Was ist die Sekundärspannung, die erreicht werden soll?

  10 kV
• Wie berechnet man die Windungszahl der Sekundärspule im Beispiel?

  $N_{2} \approx 43478$
• Was beschreibt die thermische Ausdehnung von Materialien?

  Längenänderung aufgrund von Temperaturänderungen
• Wie verhalten sich verschiedene Materialien bei Temperaturänderungen?

  Sie dehnen sich unterschiedlich stark aus
• Was sind Bimetallstreifen?

  Zwei verschiedene Metalle, die sich unterschiedlich ausdehnen
• Wie funktionieren Bimetallstreifen in Thermostaten?

  Sie krümmen sich bei Temperaturänderungen
• Was ist die Eingangsspannung im Beispiel?

  230 V