Transformatoren: etwas mit Strömung zu tun

Abgesehen von der magischen Manifestation unzähliger Zylinder und Replikkörper, die der Film enthält Das Prestige Prahlen ist möglich, es gibt viele andere faszinierende Anwendungen von Elektrizität, wie wir heute sehen werden.

Das letzte Mal erfuhren wir, wie der Chefingenieur von George Westinghouse, William Stanley, den ersten praktischen Transformator für elektrische Dienstleistungen entwickelte. Nun wollen wir sehen, wie es funktioniert, wie in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1 – Der grundlegende elektrische Transformator

Was wir hier haben, ist eine Wechselstromversorgung. Und genau wie ein elektrischer Generator in einem Versorgungskraftwerk ist er über Stromleitungen mit den Primärspulendrähten eines Transformators verbunden, wie der, der Ihr Haus mit Strom versorgt. Die von der Quelle, d. H. Dem Kraftwerk, an die Primärspule angelegte Spannung ist als V bekanntP, und der durch die Primärspule fließende elektrische Strom wird I genanntP..

Wie wir letzte Woche erfahren haben, erzeugt der sich kontinuierlich ändernde elektrische Strom, der durch die Spule fließt, magnetische Flusslinien, die sich ebenfalls kontinuierlich ändern. In unserem Diagramm fließen die Flusslinien um den Kern des Transformators. Der im Kern vorhandene Magnetfluss induziert Wechselspannung oder V.Ja, und aktuell oder ichJa, an die Sekundärspule, wenn ihre Leitungen an etwas angeschlossen sind, für dessen Funktion eine elektrische Ladung erforderlich ist. Einige Beispiele wären Glühbirnen, Fernseher und die meisten Geräte, die in einem durchschnittlichen Haushalt zu finden sind.

Wie letzte Woche erwähnt, bestimmt die Anzahl der Drahtwindungen oder Schleifen in der Sekundärspule im Vergleich zur Primärspule, wie der Transformator die an sie angelegte Spannung ändert. Ein Beispiel für dieses Phänomen sind die Stromleitungen, die unsere Häuser mit Strom versorgen. Die Spannung von Kraftwerken ist zu hoch, um sie in unsere Häuser zu bringen. Transformatoren wandeln sie daher in eine niedrigere Spannung um, die von den unzähligen elektrischen Geräten verwendet werden kann, ohne die wir nicht leben könnten.

Um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie diese Spannungsänderung funktioniert, betrachten wir Abbildung 2.

Abbildung 2 – Grundlegendes Transformatorbeispiel

Wir können sehen, dass die Primärspule 17 Drahtwindungen und die Sekundärspule 8 Windungen hat. Für die Zwecke unseres Beispiels und um die Zahlen lebensfähig zu halten, sagen wir willkürlich, dass V.P. = 5 Volt Wechselstrom Übrigens wird die Energie, die anfänglich in den Transformator fließt, der Ihr Haus versorgt, im Allgemeinen in Tausenden von Volt gemessen.

Jetzt ist die Zeit, etwas zu rechnen. Wie hoch wäre die Spannung an der Sekundärspule, basierend auf dieser Eingangsspannung und der Anzahl der Drahtwindungen in jeder Spule? Wie William Stanley herausfand, handelt es sich um Gründe und Algebra, und es funktioniert nach dieser Formel:

NordenP. ÷ N.S. = V.P. ÷ V.S.

Hier nP. und N.S. sind die Anzahl der Drahtwindungen in der Primär- bzw. Sekundärspule. Verbinden wir also die Zahlen, die wir bekommen:

17 Umdrehungen ÷ 8 Umdrehungen = 5 Volt ÷ V.S.

[(8 turns ÷ 17 turns) x 5 volts] = V.S. = 2,3 Volt

Dies zeigt uns, dass der Transformator in unserem Beispiel 5 Volt Wechselstrom auf knapp die Hälfte der Spannung reduziert oder “abfällt”. Der Transformator hat also eine höhere Spannung in eine niedrigere Spannung geändert. Auf die gleiche Weise kann ein großer Netztransformator verwendet werden, um die Übertragungsleitungsspannung auf eine zu senken, die sicher in unseren Häusern verwendet werden kann.

Wie die Magie funktioniert auch dieser Mechanismus umgekehrt. Zum Beispiel können Sie 2,3 Volt Wechselstrom an die 8-Gang-Spule anlegen und Sie erhalten 5 Volt Wechselstrom von der 17-Windungs-Spule, was zu einem “Spannungsanstieg” führt.

Aber warte eine Minute. Wie ist es möglich, dass mehr Spannung herauskommt als ankommt? Wir werden es nächstes Mal herausfinden.

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