Induktion der Ruhe - Transformatorprinzip

(c) Friedrich Sick
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In einer Spule wird Spannung induziert, wenn sich in ihr der magnetische Fluss F ändert. Wird die Änderung nicht durch mechanische Bewegung, sondern durch den elektrisch erzeugten Magnetismus (z.B. in einer anderen Spule) hervorgerufen, so spricht man von Induktion der Ruhe - weil keine mechanischen Teile bewegt werden.

Wird in einem geschlossenen Eisenkern (siehe Skizze) mit Hilfe der Primärspule (Eingangs- oder Erregerspule) durch Stromänderung eine magnetische Flussänderung hervorgerufen, so muss dies in der Sekundärspule Ausgangsspule) zu einer Induktionsspannung entsprechend ihrer Windungszahl führen.
Es gilt:(Siehe Versuchsergebnisse)


U1 / U2 = N1 / N2

Da die magnetische Durchflutung Q im geschlossenen Eisenkern überall gleich ist,
muss gelten:
Q1 = N1 * I1 = Q2 = N2 * I2
oder
I1 / I2 = N2 / N1

Versuch 1:
Lege die Eingangsspule eines Trafos über ein Amperemeter an eine stellbare Gleichspannungsquelle und schalte ein Voltmeter an die Ausgangsspule. Stelle den Strom in der Primärspule mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bis zum zulässigen Nennwert und wieder zurück. Beobachte dabei das Voltmeter!
Ergebnis: Die Höhe der induzierten Spannung ist von der Änderungsgeschwindigkeit der Stromstärke abhängig, die Polarität der Spannung von der Änderungsrichtung. (Siehe Zeitablaufdiagramm links!)

Versuch 2:
Ein Versuchstrafo mit auswechselbaren Spulen wurde primär an eine Wechselspannung von 20V gelegt und sekundär mit einem Stellwiderstand so belastet, dass der Primärstrom I1 = 0,5A betrug. Bei unterschiedlichen Windungszahlen der Sekundärspule wurden nun Ausgangsspannung U2 und Ausgangsstrom I2 gemessen.

Ergebnis: Siehe Messtabelle links!