Arbeitsblaetter
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Team 5.3 Transformator Advance Organizer Team 5.3 Transformator Flipchart Team 5.3 Transformator Automatic Trafix Intern Abteilung XXX Ihre Nachricht vom Unsere Nachricht vom Durchwahl, Name 04421-123 – 100, Datum 31.10.2008 Internetportal - Techniklexikon Sehr geehrte Damen und Herren, seit Anfang des Jahres verfügen wir über ein neues Internetportal mit dem wir unseren Kunden unsere Produktvielfalt präsentieren. Für den Ausbau des Kundenservices wurde ein Techniklexikon auf unserem Internetportal integriert, das grundlegende technische Informationen unserer Produkte bereitstellt. Zur weiteren Entwicklung des Lexikons sind Informationen über Transformatoren und deren Wirkungsweise in das Lexikon aufzunehmen. Bitte erstellen sie hierzu mit einigen prägnanten Sätzen einen Entwurf für den Abschnitt Transformator und Transformatorprinzip für unser Techniklexikon. Zur ihrer Information haben wir ein Muster der Internetseiten dem Schreiben beigefügt. Wir erwarten ihren Vorschlag umgehend. Mit freundlichen Grüßen Automatic Trafix i.V. xxxx Anlage Auszug aus dem Internetportal Techniklexikon Team 5.3 Transformator Team 5.3 Transformator Arbeitsauftrag:´Transformator (Prinzip) 1. An dieser Station werden mehrere Versuche zur Erarbeitung des Transformator prinzips durchgeführt. Baut die Versuche entsprechend der Skizzen auf und führt die Versuche durch. 2. Beantwortet dabei die gestellten Fragen. Einigt euch in der Gruppe auf eine gemeinsame Antwort! Ihr habt hierfür Zeit bis _____: ______ Uhr! 3. Stellt euch darauf ein, das Ergebnis anschließend in der Klasse zu präsentieren! Benutzt hierzu die vorbereitete Folie! Arbeitsblatt Seite 1 von 4 Team 5.3 Transformator Arbeitsblatt: Induktion der Bewegung Baut den Versuch entsprechend nebenstehender Skizze auf: Bewegt den Stabmagneten in die Spule und wieder heraus. Was stellt ihr fest? Bewegt man den Stabmagnet in die Spule so wird eine Spannung induziert, beim Herausziehen eine Spannung in der Gegenrichtung. Bewegt die Spule über den Stabmagneten. Was stellt ihr fest? Ebenso induziert man eine Spannung, wenn man den Magnet in Ruhe lässt und die Spule darauf schiebt. Wann wird keine Spannung induziert? Keine Spannung wird induziert, wenn der Magnet relativ zur Spule ruht. Arbeitsblatt Seite 2 von 4 Team 5.3 Transformator Arbeitsblatt 2 Ersetzt den Stabmagneten durch einen Elektromagneten entsprechend nebenstehender Skizze und wiederholt den Versuch. Bewegt den Elektromagneten in die Spule und wieder heraus. Was stellt ihr fest? Bewegt man den Elektromagnet in die Spule so wird eine Spannung induziert, beim Herausziehen eine Spannung in der Gegenrichtung. Bewegt die Spule über den Elektromagneten. Was stellt ihr fest? Ebenso induziert man eine Spannung, wenn man den Elektromagnet in Ruhe lässt und die Spule darauf schiebt. Wann wird keine Spannung induziert? Keine Spannung wird induziert, wenn der Elektromagnet relativ zur Spule ruht. Merke: In einer Spule wird eine Spannung induziert, wenn sich der Magnetischer Fluss Arbeitsblatt in der Spule Seite 3 von 4 ändern. Team 5.3 Transformator Arbeitsblatt: Induktion der Ruhe Baut den Versuch entsprechend nebenstehender Skizze auf: G Die beiden Spulen befinden sich in gegenseitiger Ruhe. Verändert mittels des Netzgerätes den Strom durch die Eingangsspule. Was stellt ihr fest und welche Erklärung gibt es dafür? Durch die Änderung des Stromes in der Eingangsspule wird das gemeinsame Magnetfeld, das heißt der magnetische Fluss geändert und man erhält so eine Induktionsspannung in der Ausgangsspule. Arbeitsblatt Seite 4 von 4 Team 5.3 Transformator Transformator Spannungsübersetzung Arbeitsauftrag: 1. Lest bitte zunächst den Infoteil zu dieser Station. 2. Baut die Schaltung gemäß dem Schaltbild auf. Verwendet die dazu bereitgestellten Geräte. 3. Führt den Versuch mit verschiedenen Windungszahlen auf der Primär- und Sekundärseite sowie verschieden Spannungen entsprechend der Tabelle durch. 4. Ergänzt die Tabelle mit den gemessenen Werten und berechnet das Übersetzungsverhältnis ü aus N1 / N2 und U1 / U2. Ihr habt hierfür Zeit bis _____: ______ Uhr! 5. Stellt euch darauf ein, das Ergebnis anschließend in der Klasse zu präsentieren! Benutzt hierzu die vorbereitete Folie! Arbeitsblatt Seite 1 von 3 Team 5.3 Transformator Arbeitsblatt 2: Transformator Spannungsübersetzung Schaltung: U1 U2 Messwerttabelle: N1 600 600 300 300 600 600 300 300 N2 600 300 600 300 600 300 600 300 U1 10 V 10 V 10 V 10 V 5V 5V 5V 5V U2 10,1 V 5V 19,7 V 9,8 V 5V 2,5 V 9,8 V 4,8 V N1 / N2 1 2 0,5 1 1 2 0,5 1 U1 / U2 1 2 0,5 1 1 2 0,5 1 Ergebnis: Die höhere Spannung liegt an der Wicklung mit der Windungszahl. größeren Beim Transformator verhalten sich die Spannungen Windungszahlen. wie die Wie müsste die Formel aussehen um U2 zu berechnen, wenn die Windungszahlen der Spulen und die Eingangsspannung bekannt sind? N2 U2 = U1 N1 Arbeitsblatt Seite 2 von 3 Team 5.3 Transformator Info zu dieser Station Ein zerlegbarer Experimentiertransformator, bestehend aus einem U-Kern, zwei Spulen und einem Joch aus Eisen, wird auf der Primär- und Sekundärseite mit Spulen (z.B. 300 und 600 Windungen) in verschiedener Kombination betrieben. An die Primärspule wird die Spannung U 1 entsprechend der Tabelle angelegt und die jeweils zugehörige Sekundärspannung U 2 mit einem Spannungsmessgerät für Wechselspannungen (50 Hz) gemessen. Da das Messgerät im Allgemeinen einen sehr großen elektrischen Widerstand besitzt, fließt im Sekundärstromkreis ein vernachlässigbar kleiner Strom. Der Transformator wird in diesem Fall als „unbelastet“ bezeichnet. Die Werte für U 1, U2, N1 und N2 werden in eine Wertetabelle eingetragen. Die nachfolgenden Bilder zeigen den Aufbau eines Transformators: Weitere Informationen zum Transformator könnt ihr aus eurem Fachbuch entnehmen. Arbeitsblatt Seite 3 von 3 Team 5.3 Transformator Arbeitsauftrag: 1. Lest bitte zunächst den Infoteil zu dieser Station. 2. Baut die Schaltung gemäß dem Schaltbild auf. Verwendet die dazu bereitgestellten Geräte. 3. Führt den Versuch mit verschiedenen Windungszahlen auf der Primär- und Sekundärseite sowie verschieden Strömen entsprechend der Tabelle durch. 4. Ergänzt die Tabelle mit den gemessenen Werten und berechnet das Übersetzungsverhältnis ü aus N1 / N2 und I1 / I2. Ihr habt hierfür Zeit bis _____: ______ Uhr! 5. Stellt euch darauf ein, das Ergebnis anschließend in der Klasse zu präsentieren! Benutzt hierzu die vorbereitete Folie! Arbeitsblatt Seite 1 von 3 Team 5.3 Transformator R Messwerttabelle: N1 1000 1000 500 500 1000 1000 500 500 N2 1000 500 1000 500 1000 500 1000 500 I1 108 mA 206 mA 813 mA 418 mA 209 mA 106 mA 415 mA 216 mA I2 100 mA 400 mA 400 mA 400 mA 200 mA 200 mA 200 mA 200 mA N1 / N2 1 2 0,5 1 1 2 0,5 1 I 1 / I2 1 0,5 2 1 1 0,5 2 1 Ergebnis: Der größere Strom fließt durch die Wicklung mit der Windungszahl. Beim Transformator verhalten sich die Ströme Windungszahlen. kleineren umgekehrt wie die Wie müsste die Formel aussehen um I2 zu berechnen, wenn die Windungszahlen der Spulen und der Eingangsstrom bekannt sind? N1 I2 = I1 N2 Arbeitsblatt Seite 2 von 3 Team 5.3 Transformator Transformator Stromübersetzung Info zu dieser Station Die Primärspule des Transformators liegt an einer Wechselspannungsquelle (50 Hz). Wird an die Sekundärspule ein Verbraucher (ohmscher Widerstand) angeschlossen, so fließt im Sekundärkreis ein Strom; der Transformator ist dann belastet. Die Belastung des Transformators ist umso größer, je mehr Strom im Sekundärkreis fließt. Die Beziehung zwischen Primär- und Sekundärstrom und den Windungszahlen der Spulen wird beim belasteten Transformator untersucht. Ein zerlegbarer Experimentiertransformator, bestehend aus einem U-Kern, zwei Spulen und einem Joch aus Eisen, wird auf der Primär- und Sekundärseite mit Spulen (z.B. 500 und 1000 Windungen) in verschiedener Kombination betrieben. Auf Primär- und Sekundärseite wird ein Strommessgerät eingebaut. Außerdem wird der Sekundärstromkreis durch einen Schiebewiderstand ergänzt. Nach Anlegen der Spannung an den Primärstromkreis werden mit Hilfe des Schiebewiderstandes verschiedene Sekundärströme entsprechend der Tabelle eingestellt. Die nachfolgenden Bilder zeigen den Aufbau eines Transformators: Weitere Informationen zum Transformator könnt ihr aus eurem Fachbuch entnehmen. Arbeitsblatt Seite 3 von 3 Team 5.3 Transformator Folie: Induktion der Ruhe Baut den Versuch entsprechend nebenstehender Skizze auf: G Die beiden Spulen befinden sich in gegenseitiger Ruhe. Verändert mittels des Netzgerätes den Strom durch die Eingangsspule. Was stellt ihr fest und welche Erklärung gibt es dafür? Merke: In einer Spule wird eine Spannung induziert, wenn sich der in der Spule Arbeitsblatt Seite 1 von 1 Team 5.3 Transformator Folie: Schaltung: U1 U2 Messwerttabelle: N1 600 600 300 300 600 600 300 300 N2 600 300 600 300 600 300 600 300 U1 10 V 10 V 10 V 10 V 5V 5V 5V 5V U2 N1 / N2 U1 / U2 Ergebnis: Die höhere Spannung liegt an der Wicklung mit der Windungszahl. Beim Transformator verhalten sich die Spannungen Windungszahlen. Wie müsste die Formel aussehen um U2 zu berechnen, wenn die Windungszahlen der Spulen und die Eingangsspannung bekannt sind? Arbeitsblatt Seite 1 von 1 Team 5.3 Transformator Schaltung: Messwerttabelle: N1 1000 1000 500 500 1000 1000 500 500 N2 1000 500 1000 500 1000 500 1000 500 I1 I2 100 mA 400 mA 400 mA 400 mA 200 mA 200 mA 200 mA 200 mA N1 / N2 I 1 / I2 Ergebnis: Der größere Strom fließt durch die Wicklung mit der Windungszahl. Beim Transformator verhalten sich die Ströme Windungszahlen. Wie müsste die Formel aussehen um I2 zu berechnen, wenn die Windungszahlen der Spulen und der Eingangsstrom bekannt sind? Arbeitsblatt Seite 1 von 1 Team 5.3 Transformator Ergebnissicherung: Induktion der Ruhe Baut den Versuch entsprechend nebenstehender Skizze auf: G Die beiden Spulen befinden sich in gegenseitiger Ruhe. Verändert mittels des Netzgerätes den Strom durch die Eingangsspule. Was stellt ihr fest und welche Erklärung gibt es dafür? Merke: In einer Spule wird eine Spannung induziert, wenn sich der in der Spule Arbeitsblatt Seite 1 von 3 Team 5.3 Transformator Ergebnissicherung: Schaltung „Spannungsübersetzung“: U1 U2 Messwerttabelle: N1 600 600 300 300 600 600 300 300 N2 600 300 600 300 600 300 600 300 U1 10 V 10 V 10 V 10 V 5V 5V 5V 5V U2 N1 / N2 U1 / U2 Ergebnis: Die höhere Spannung liegt an der Wicklung mit der Windungszahl. Beim Transformator verhalten sich die Spannungen Windungszahlen. Wie müsste die Formel aussehen um U2 zu berechnen, wenn die Windungszahlen der Spulen und die Eingangsspannung bekannt sind? Arbeitsblatt Seite 2 von 3 Team 5.3 Transformator Ergebnissicherung: Schaltung „Stromübersetzung“: I1 I2 Messwerttabelle: N1 1000 1000 500 500 1000 1000 500 500 N2 1000 500 1000 500 1000 500 1000 500 I1 I2 100 mA 400 mA 400 mA 400 mA 200 mA 200 mA 200 mA 200 mA N1 / N2 I 1 / I2 Ergebnis: Der größere Strom fließt durch die Wicklung mit der Windungszahl. Beim Transformator verhalten sich die Ströme Windungszahlen. Wie müsste die Formel aussehen um I2 zu berechnen, wenn die Windungszahlen der Spulen und der Eingangsstrom bekannt sind? Arbeitsblatt Seite 3 von 3 Team 5.3 Transformator Kurzmitteilung Automatic Trafix Intern Herr / Frau XXX Ihre Nachricht vom Unsere Nachricht vom Durchwahl, Name 04421-123 – Datum 31.10.2008 Betrifft: Vorschlag für das Technik Lexikon im Internet Sehr geehrter Herr XXXX, anliegend erhalten Sie unseren Vorschlag für das Techniklexikon im Mit freundlichen Grüßen i.V. Schülername Anlage(n) Team 5.3 Transformator 5 Transformator Folie Internetseite (Mögliche Schülerlösung)
