 Verfasst am: 19. Feb 2015 20:09 Titel: |
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| Guten Abend, Michael, vielen Dank für die Korrektur und die genauere Erläuterung! Manchmal bin ich schon froh, dass ich nur Elektrotechnik und nicht Physik studiert habe. Aber es ist schon hochinteressant, von so etwas wie Poyntingvektoren zu erfahren. Vielleicht hole ich mir in der nächsten Zeit mal eine der lesbareren Ausführungen als Bettlektüre. Viele Grüße Steffen |
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| Verfasst am: 19. Feb 2015 18:33 Titel: |
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Hallo Steffen,
das, was Du hier wiedergibst, kann man leider in vielen Büchern so oder so ähnlich nachlesen. Ohne Übertreibung und ohne Dich persönlich angreifen zu wollen, möchte ich aber sagen, dass die genannte Darstellung kaum falscher sein könnte. Einen ersten Hinweis darauf, dass das Modell nicht aufgeht, bekommst Du, wenn Du Dir die magnetische Energiedichte im Transformatorkern anschaust. Beim Transformator legst Du ja über die vorgegebene Primärspannung den Verlauf des magnetischen Flusses und damit der Flussdichte B fest. Wenn Du den Kern nicht sättigst (ausreichend kleine Spannungen), ist das B-Feld im Kern endlich. Für das H-Feld gilt: H = B/(µ0 µr). Hieraus berechnen wir nun die räumliche Energiedichte: Im Idealfall bei einem ganz besonders guten Kern strebt Die magnetische Energiedichte im Transformatorkern ist unter Idealbedingungen also gleich null. Das sind denkbar schlechte Bedingungen für einen "Transport magnetischer Energie". Um den Energiefluss zu berechnen, müssen wir bei einer genaueren Betrachtung den Poyntingvektor ansetzen: Für den Transformatorkern gilt unter idealen Bedingungen nun H=0: Daraus folgt, dass die Energie nicht im Kern fließt. Wenn man nicht ganz so ideale Bedingungen voraussetzt und sich einmal die Richtung des Poyntingvektors anschaut, erkennt man, dass der Poyntingvektor im Kern zwar nicht 100% verschwindet, dass er aber letztlich überall "von außen nach innen" zeigt. Bei der Energie, die in den Kern fließt, handelt es sich um die sogenannten Eisenverluste, also nichts, was auf die Sekundärseite übertragen wird. Bei der Zweidrahtleitung ist das ganz analog. Die Energie fließt nicht im [Korrektur] Draht, da idealerweise im Draht E=0 gilt. Bei nicht idealer Betrachtung zeigt der Poyntingvektor im Draht dann die ohmschen Verluste an. Die Aufgabe des Kerns und des Drahtes besteht letztlich darum, die sich ausbreitende elektromagnetische Welle in die vorgesehene Richtung zu lenken. Die folgenden Paper erklären die Analogie sehr schön (die beiden ersten sind am besten lesbar). Im Falle des Transformators wird dort der Verlauf des E-Feldes über das Induktionsgesetz aus der Flussdichteänderung im Kern hergeleitet. Das H-Feld (Streufeld) wiederum wird über den Durchflutungssatz hergeleitet, wobei ein großes Stück des Integrationsweges im Kern (H=0) verläuft und der Rest zwischen den beiden Schenkeln. Bei Interesse kann ich Dir die Veröffentlichungen zusenden. Vielleicht reichen die beiden unten eingefügten Bilder aber auch schon, um ein Aha-Erlebnis zu erzeugen. * J. Edwards, T. K. Saha: Power flow in transformers via the poynting vector. Queensland University of Technology, 2001. * F. Herrmann: The Poynting vector field and the energy flow within a transformer. In: American Journal of Physics. 54, Nr. 6, 1986, S. 528, doi:10.1119/1.14554 * William A. Newcomb: Where is the Poynting vector in an ideal transformer? In: American Journal of Physics. 52, Nr. 8, 1984, S. 723–724. Viele Grüße Michael |
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| Verfasst am: 19. Feb 2015 17:08 Titel: |
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| Okay verstehe Dankeschön | |
| Verfasst am: 19. Feb 2015 17:07 Titel: |
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| Ja, so kann man es ausdrücken. Genaugenommen wird die elektrische Energie in magnetische umgewandelt, diese fließt dann durch den Kern in die andere Spule und wird dort wieder in elektrische gewandelt. Wenn der Kern nun fehlt oder zu klein ist, kann die magnetische Energie nur schlecht auf die andere Seite. Sie kommt auch rüber, aber eben nur teilweise. |
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| Verfasst am: 19. Feb 2015 17:01 Titel: |
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| das der Strom von einer Spule in die andere Spule gelangt | |
| Verfasst am: 19. Feb 2015 16:57 Titel: |
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| Dass es durch einen unpassenden Kern nicht mehr richtig passt, ist mir auch klar. Aber was passt nicht mehr? Welche Aufgabe hat denn der Trafokern? |
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| Verfasst am: 19. Feb 2015 16:55 Titel: |
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| ich denke mir dadurch das es dann nicht mehr richtig passen würde | |
| Verfasst am: 19. Feb 2015 16:50 Titel: |
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| Ja, das stimmt. Kannst Du auch sagen, wieso? | |
| Verfasst am: 19. Feb 2015 16:48 Titel: |
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| ich habe gelesen das ein unpassender oder fehlender I-Kern den Wirkungsgrad verschlechtert stimmt das? | |
| Verfasst am: 19. Feb 2015 16:45 Titel: |
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| Okay Dankeschön du hast mir sehr geholfen | |
| Verfasst am: 19. Feb 2015 16:40 Titel: |
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| Nein, links ist die Eingangsspannung U1 und der Eingangsstrom I1. Die Spannung zeichnest Du mit einem blauen senkrechten Pfeil an die Spannungsquelle, den Strom mit einem horizontalen roten Pfeil oben entlang der Verbindung zum Trafo. Entsprechend dann auf der rechten Seite. Dann hast Du die Eins sicher. |
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| Verfasst am: 19. Feb 2015 16:32 Titel: |
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| also zeichnet man auf die eine Seite U1 und U2 und auf die andere Seite I1 und I2 | |
| Verfasst am: 19. Feb 2015 16:30 Titel: |
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| Wenn, dann auf beiden Seiten. | |
| Verfasst am: 19. Feb 2015 16:27 Titel: |
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| Mein Problem wäre noch wie zeichnet man diese Werte am besten ein also nur auf eine Seite oder auch bei der Glühlampe? | |
| Verfasst am: 19. Feb 2015 16:23 Titel: |
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| Wenn Du eine Eins kriegen willst, zeichne sie rein. Unbedingt nötig sind sie nicht, finde ich. | |
| Verfasst am: 19. Feb 2015 16:22 Titel: |
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| Okay super Vielen Dank! Also muss man die Werte U1 und I2 und so weiter nicht mit einzeichnen? |
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| Verfasst am: 19. Feb 2015 16:20 Titel: |
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| Der Schaltplan ist recht übersichtlich: links eine Wechselspannungsquelle, in der Mitte ein Transformator, rechts eine Glühlampe. Kriegst Du hin, oder? Viele Grüße Steffen |
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| Verfasst am: 19. Feb 2015 14:51 Titel: Wirkungsgrad Transformator |
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| Meine Frage: Hallo alle zusammen! Wir müssen diese Aufgabe in Physik erledigen aber leider komme ich auf keinen Ansatz. Die Frage lautet: "Bei einem Transformator mit dem eine Glühlampe betrieben wird, wurden folgende Werte gemessen: U1= 10,0 V , I1= 0,5 A, U2= 2,5 V und I2= 1,8 A. Zeichne einen entsprechenden Schaltplan. Berechne den Wirkungsgrad. Erläutere, wie ein unpassender oder fehlender I-Kern den Wirkungsgrad beeinflussen." Meine Ideen: Den Wirkungsgrad habe ich ausgerechnet: 90 % Ich habe im Internet gelesen, dass der Wirkungsgrad schlechter wird mit einem unpassenden oder fehlenden I-Kern. Ich kriege, aber keinen Schaltplan, da ich nicht weiß wie ich anfangen soll. |
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