Skript zur Vorlesung Physik Teil 1 (Sommersemester) und Teil 2 ...

Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 179
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
Analog zum mechanischen Schwinger, bei dem die Oszillation gedämpft wird bei Auftreten von Reibung,
wird auch die elektrische Oszillation gedämpft bei Vorhandensein von elektrischen Widerständen. In den
Widerständen wird ein Teil der Schwingungsenergie in Joulsche Wärme gewandelt, die dem Schwingungs-
system dann nicht mehr zur Verfügung steht.
Auf die gleiche Weise können auch von außen erregte Schwingkreise mit verschiedenen Kombinationen
aus Spule, Kondensator und Widerstand behandelt werden. Auch hier treten Phänomene wie Resonanzen
in Abhängigkeit der Dämpfung auf. Für eine genauere Behandlung dieser Phänomene sein an dieser Stelle
jedoch auf die Literatur verwiesen.
8.5.5 Transformator
Wechselspannungen können nahezu verlustfrei in ihrer Größe geändert werden. Hierzu werden meist
Transformatoren verwendet. Die zu ändernde Spannung wird über einer Spule angelegt, die mit einer zwei-
ten Spule über einen Ringkern verbunden ist.
U(t)
Primärspannung: U N d m
L1
= 1 ⋅
dt
Ψ ,
Die Spannung U1(t) induziert in der Primärspule mit
der Windungszahl N1 aufgrund des Magnetisie-
rungsstromes einen magnetischen Fluss Ψ m,ges ,
der durch den Ringkern gebündelt wird und entspre-
chend in gleicher Größe die Spule mit der Win-
dungszahl N2 durchsetzt. Verluste durch Wirbel-
ströme etc. Seien an dieser Stelle vernachlässigt.
Induzierte Spannung in der ersten Spule:
wobei Ψ m der magnetische Fluss ist, der durch eine Leiterschleife erzeugt wird.
Aufgrund der Maschenregel ist die induzierte Spannung UL1 gerade gleich der äußeren anliegenden Span-
nung.
N1
In der zweiten Spule wird aufgrund des magnetischen Flusses ebenfalls eine Spannung entsprechend dem
Induktionsgesetz induziert:
Sekundärspannung: U N d
L2
= − 2 ⋅
dt
Ψ
m
Diese Spannung erleidet auf der Sekundärseite aufgrund der Lenzschen Regel (gleicher Wicklungssinn der
Spulen vorausgesetzt) einen Phasensprung um 180°.
Zusammengefasst lassen sich die beiden Gleichungen schreiben als U
Der Quotient aus N2 und N1 wird Übersetzungsfaktor genannt.
N2
2
N
N U
2
= −
1
1