Elektrotechnik Kapitel Magnetismus
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Flashcards
Nennen Sie zwei Anwendungen der Induktion der Ruhe.
- Transformatoren (Spannungsumwandlung)
- Induktionsherde (Wärmeerzeugung durch Magnetfelder)
Wie verhält sich die Spannung in der Sekundärwicklung eines Transformators bei:
a) Gleichstrom
b) Pulsierendem Gleichstrom
c) Wechselstrom
Gleichstrom → Keine Spannung, weil kein Magnetfeldwechsel.
b) Pulsierender Gleichstrom → Induzierte Spannung mit schwankender Amplitude.
c) Wechselstrom → Regelmäßige Wechselspannung mit gleicher Frequenz.
Skizzieren Sie den Aufbau eines Transformators und beschriften Sie:
- Spannungen
- Ströme
- Windungszahlen
- Magnetische Flüsse
- Primärspule & Sekundärspule
- Eisenkern zur Feldleitung
- Verhältnis von Spannungen: U₂ / U₁ = N₂ / N₁
Beschreiben Sie die Wirkungsweise eines Transformators.
- Primärspule erzeugt ein Magnetfeld (Wechselstrom notwendig!).
- Eisenkern leitet das Magnetfeld zur Sekundärspule.
- Sekundärspule induziert eine Spannung.
- Verhältnis von Windungszahlen bestimmt die Spannungsänderung.
Wie verhalten sich Spannungen und Windungszahlen im Einphasentransformator?
- Spannungsverhältnis = Windungsverhältnis
- Formel: U₂ / U₁ = N₂ / N₁
- Mehr Windungen in Sekundärspule → höhere Spannung (Spannungstransformator)
- Weniger Windungen in Sekundärspule → geringere Spannung (Stromtransformator)
Wie entstehen Wirbelströme?
Durch Bewegung eines Leiters im Magnetfeld oder durch Magnetfeldänderung in einem Metall.
Können Wirbelströme in Aluminium entstehen?
Ja, Wirbelströme treten auch in nicht-ferromagnetischen Metallen auf.
Wie lassen sich Wirbelstromverluste verringern?
- Lamellierte Eisenkerne
- Ferritkerne
In welchen Geräten treten Wirbelstromverluste auf?
Transformatoren, Elektromotoren, Generatoren.
Nenne zwei Anwendungen von Wirbelströmen.
- Wirbelstrombremse
- Induktionsherd
Wie funktioniert eine Wirbelstrombremse?
- Ein Magnetfeld durchdringt eine sich bewegende leitende Scheibe.
- In der Scheibe entstehen Wirbelströme, die ein eigenes Magnetfeld erzeugen.
- Dieses Magnetfeld wirkt der Bewegung entgegen (Lenzsche Regel) und bremst die Scheibe.
- Anwendung: Achterbahnen, ICE-Züge, Elektromotoren.
Was ist Selbstinduktion?
- Eine Spule erzeugt beim Ein- oder Ausschalten eines Stroms eine induzierte Spannung in sich selbst.
- Diese Spannung wirkt der Stromänderung entgegen.
Wie wird die Selbstinduktionsspannung berechnet?
U = -L ⋅ (ΔI / Δt)
- L = Induktivität (H)
- ΔI = Stromänderung (A)
- Δt = Zeit (s)
Was ist eine Induktivität?
- Maß für die Fähigkeit einer Spule, eine Spannung zu induzieren.
- Einheit: Henry (H).
- Je mehr Windungen und je größer der Kern, desto größer die Induktivität.
Welche Faktoren beeinflussen die Induktivität einer Spule?
- Windungszahl (N) – Mehr Windungen = höhere Induktivität
- Kernmaterial (μr) – Eisenkern erhöht Induktivität stark
- Spulengeometrie – Lange, enge Spulen haben höhere Induktivität
Was passiert, wenn der Strom in einer Spule plötzlich abgeschaltet wird?
- Selbstinduktion erzeugt eine hohe Spannung.
- Kann zu Überspannungen führen (z. B. Funkenbildung bei Relais).
- Lösung: Freilaufdiode schützt die Schaltung.
Wie kann man Induktionsspannungen verringern?
- Widerstände oder Kondensatoren parallel zur Spule
- Freilaufdioden in Gleichstromkreisen
- Laminierte Eisenkerne gegen Wirbelströme
Was ist der Unterschied zwischen einer Spule mit und ohne Eisenkern?
- Mit Eisenkern → Höhere Induktivität, stärkeres Magnetfeld
- Ohne Eisenkern → Schwächeres Magnetfeld, weniger Verluste
