Transformator. Aufgabe und Material. Lehrer-/Dozentenblatt. Lehrerinformationen. Lernziele. Hinweise zur Durchführung

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1 Lehrer-/Dozentenblatt Transformator Aufgabe und Material Lehrerinformationen Lernziele Dieser Versuch soll das Prinzip und einen der Vorteile eines Transformators darlegen. Hinweise zur Durchführung Für den ersten Teil der Durchführung benötigt man eine ausreichend "geglättete" Gleichspannung. Steht diese nicht zur Verfügung, dann verwendet man für die Durchführung eine Flachbatterie 4,5 Volt.

2 Transformator Aufgabe und Material Aufgabe Kann man das Prinzip der Induktion und des Elektromagneten zusammen nutzen? Aufbau eines Systems aus zwei ruhenden, durch einen Eisenkern verbundenen Spulen (Transformator). Material Position Material Bestellnr. Menge 1 Schülerversuche Elektromotor/Generator, Gerätesatz TESS advanced Physik EMG: Grundplatte 1 Verbindungsleitungen 2 Verbindungsleitungen 2 Reduzierstecker 4 Spulen 2 Eisenkerne 2 Polschuhe 2 Messingstab 1 2 Digitalmultimeter, 3 1/2-stelliges Display, mit NiCr-Ni Thermoelement PHYWE Netzgerät DC: V, 2 A / AC: 6 V, 12 V, 5 A

3 Aufbau und Durchführung Du weißt bereits, dass eine stromdurchflossene Spule als Magnet dienen kann. Zudem kennst du das Prinzip der Induktion. In diesem Versuch sollst du herausfinden, wie man diese beiden Effekte miteinander kombinieren kann und welche Vorteile das mit sich bringt. Abb. 1: Aufbau des ersten Versuchsteils Untersuche zuerst, ob das Magnetfeld eines Elektromagneten auch eine Spannung induzieren kann. Stelle dazu den Versuch nach Abbildung 1 zusammen. Beide Spulen haben einen Eisenkern und das Messgerät ist auf den kleinstmöglichen Messbereich für Wechselstrom eingestellt. Lege an eine der Spulen eine Gleichspannung von 5 Volt an und bewege sie rasch hin und her. Was beobachtest du? Was passiert, wenn die beiden Spulen ruhen? Lege nun die Spulen so hin wie in Abbildung 1 und schiebe einen Eisenkern in beide Spulen. Was beobachtest du, wenn du nun eine Wechselspannung von etwa 5 Volt an eine der Spulen legst? Abb. 2: Aufbau des zweiten Versuchsteil Untersuche nun die Eigenschaften eines sogenannten Transformators. Baue den Versuch wie in Abbildung 2 auf. Die Eisenkerne der beiden Spulen sind über die Polschuhe zu einem sogenannten Ringkern zusammengebaut und werden durch die Rändelschrauben der Grundplatte in Position gehalten. Die Verbindungsleitungen beider Spulen sind zunächst jeweils mit den roten Anschlüssen der Spule verbunden (volle Windungszahl). An eine der Spulen wird eine Wechselspannung von 5V gelegt. Welchen Strom zeigt das Voltmeter an? Halbiere nun die Windungszahl der direkt an die Stromquelle angeschlossenen Spule (Anschluss an eine rote und die blaue Buchse). Was ändert sich am Ausschlag des Voltmeters? Nimm nun für die an die Stromquelle angeschlossene Spule die volle und für die andere die halbe Windungszahl. Was zeigt das Voltmeter nun an?

4 Protokoll: Transformator Ergebnis - Beobachtungen 1 (10 Punkte) Notiere hier deine Beobachtungen der ersten Messung. Ergebnis - Beobachtungen 2 (10 Punkte) Notiere hier deine Beobachtungen der zweiten Messung.

5 Auswertung - Frage 1 (10 Punkte) Fasse die Ergebnisse der ersten Messung zusammen. Auswertung - Frage 2 (10 Punkte) Bei einem Transformator wird die an die Stromquelle angeschlossene Spule als Primärspule, die an den Verbraucher (hier das Messgerät) angeschlossene als Sekundärspule bezeichnet. Überlege dir, wie diese Namensgebung zustande kommt.

6 Auswertung - Frage 3 (10 Punkte) Wie kommt der Transformator zu seinem Namen? Überlege dir dazu, was die unterschiedlichen Windungszahlen bewirkt haben. Auswertung - Frage 4 (10 Punkte) Überlege dir, wofür man einen Transformator einsetzen könnte.