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Der Transformator — Spannung hoch- und heruntersetzen

Zwei Spulen, ein gemeinsamer Eisenkern — und aus 230 V werden je nach Windungszahl 8 V oder 400 000 V.

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Übungsaufgaben

Alle Übungen fortlaufend nummeriert — zuerst die interaktiven Übungen zum Klicken, Ziehen und Knobeln, danach die Rechen- und Textaufgaben. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen dir die gestuften Tipps.

A1
Was stimmt über den Transformator?
AFB I

Welche Aussagen über einen Transformator sind richtig?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Primär- und Sekundärkreis sind elektrisch getrennt — übertragen wird nur Energie über das Magnetfeld; Leistung entsteht dabei nicht neu, und ohne Flussänderung wird gar nichts induziert.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen rund um Windungszahl, Spannung und Stromstärke.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Die Windungszahlen bestimmen die Spannung, die Leistung bleibt gleich — und ohne Wechselstrom passiert gar nichts.
A3
Lückentext mit Wortbank
AFB I

Setze die Fachbegriffe an die richtige Stelle — ein Wort bleibt übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

An die wird eine gelegt. Ihr wechselndes Magnetfeld wird vom zur geführt und induziert dort eine Spannung, die sich zur Primärspannung verhält wie die .

„Gleichspannung“ passt nicht: Bei konstantem Strom ändert sich der magnetische Fluss nicht, und ohne Flussänderung wird keine Spannung induziert.
A4
Hoch, herunter oder gleich?
AFB I

Sortiere jeden Transformator danach, was er mit der Spannung macht.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Hochtransformieren (mehr Windungen sekundär)
2Heruntertransformieren (weniger Windungen sekundär)
3Spannung bleibt gleich (n₂ = n₁)
Entscheidend ist allein, ob die Sekundärspule mehr, weniger oder gleich viele Windungen hat wie die Primärspule.
A5
Blitzrechnung
AFB I

Ein Klingeltransformator macht aus U₁ = 230 V eine Spannung von U₂ = 8,0 V. Die Primärspule hat n₁ = 1150 Windungen. Wie viele Windungen hat die Sekundärspule?

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
n₂ = n₁ · U₂/U₁ = 1150 · 8/230 = 40 Windungen. Kopfrechen-Trick: 230 V : 8 V ist rund 28,75 — durch genau diesen Faktor muss man auch 1150 teilen.
A6
Die Wirkungskette im Transformator
AFB II

Bringe die Schritte in die Reihenfolge, in der sie im Transformator aufeinander folgen.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1An der Primärspule liegt eine Wechselspannung an.
2In der Primärspule fließt ein Wechselstrom.
3Der Wechselstrom erzeugt im Eisenkern ein ständig wechselndes Magnetfeld.
4Der Eisenkern führt dieses Magnetfeld zur Sekundärspule.
5In der Sekundärspule wird eine Wechselspannung induziert.
Am häufigsten rutscht das Magnetfeld vor den Strom — dabei braucht es erst den Wechselstrom, damit überhaupt ein wechselndes Feld entsteht.
A7
Rechenkette
AFB II

Ein Netzteil hängt an U₁ = 230 V. Die Primärspule hat n₁ = 2300 Windungen, die Sekundärspule n₂ = 120 Windungen. Das angeschlossene Gerät nimmt P = 18 W auf; der Transformator sei ideal.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Wie groß ist die Sekundärspannung U₂? V
  2. Wie groß ist die Stromstärke I₂ im Sekundärkreis? A
  3. Wie groß ist die Stromstärke I₁ im Primärkreis (in mA)? mA
  4. Wie viele Windungen bräuchte die Sekundärspule für U₂ = 24 V? Windungen
Heruntertransformieren senkt die Spannung um den Faktor 19,2 und hebt die Stromstärke um genau denselben Faktor — die Leistung von 18 W bleibt auf beiden Seiten gleich.
A8
Windungsverhältnis und Sekundärspannung
AFB II

Verbinde jeden Transformator mit der Sekundärspannung, die er liefert.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Zuerst schauen, ob n₂ größer oder kleiner als n₁ ist — damit fällt schon die Hälfte der Antworten weg, bevor man rechnet.
A9
Fehlersuche im Schulheft
AFB II

Sechs Sätze aus einem Schulheft — drei davon sind falsch. Finde sie.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Am häufigsten wird der Bruch umgedreht: U₂ = U₁ · n₂/n₁ — die Sekundärgrößen stehen zusammen im Zähler.
A10
Was passiert mit U₂?
AFB III

Ausgangslage: n₁ = 1000, n₂ = 100, U₁ = 230 V, also U₂ = 23 V. Jede Zeile verändert genau eine Größe. Schätze für jede Zeile ein, was passiert — ohne zu rechnen.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = viel kleiner, 2 = etwas kleiner, 3 = unverändert, 4 = etwas größer, 5 = viel größer. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = viel kleiner5 = viel größer
Beide Windungszahlen werden verdoppelt: n₁ = 2000, n₂ = 200.
Die Sekundärspule bekommt statt 100 nun 1000 Windungen.
Die Primärspule bekommt statt 1000 nun 1150 Windungen.
Die Sekundärspule bekommt statt 100 nur noch 10 Windungen.
Die Sekundärspule bekommt statt 100 nun 115 Windungen.
Nur das Verhältnis n₂/n₁ zählt: Verdoppelt man beide Windungszahlen, ändert sich nichts — ein Blick auf das Verhältnis ist schneller als jede Rechnung.