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geri777
Anmeldungsdatum: 26.07.2012
Beiträge: 3
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 geri777 Verfasst am: 26. Jul 2012 16:37 Titel: Würde ein idealer Transformator funktionieren? |
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Meine Frage:
Kann der ideale, also verlustfreie Transformator überhaupt funktionieren? Meine Frage zielt darauf hinaus, dass die Primärseite ein magnetisches Feld in den ringförmigen Kern induziert, das den Kern aber nicht mehr verläßt (weil ja verlustfrei/ideal).
Meine Ideen:
Nach Lehrbuch müssen ja die Feldlinien die Sekundär-Spule kreuzen um eine Spannung/Stromfluss zu erzeugen. Nun das tun sie auch, allerdings eingesperrt im Kern, die Spule bekommt also meiner Meinung nach nichts davon ab.
Mir ist irgendwie schon klar, dass ich mich gedanklich am Holzweg befinde - aber mir fehlt da irgendwie das klare Verständnis von Induktion.
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 26. Jul 2012 18:18 Titel: |
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Irgendwie scheinst Du das Induktionsgesetz noch nicht verinnerlicht zu haben. Gottseidank verlässt der magnetische Fluss den Eisenkern nicht, so dass er vollständig durch Primär- und Sekundärspule geht. Dort kann er dann aufgrund seiner wechselförmigen Natur (wir reden natürlich von sinusförmigen Wechselgrößen) eine Spannung induzieren, die größer ist, als wenn ein Teil des Flusses nicht durch die Sekundärspule ginge.
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geri777
Anmeldungsdatum: 26.07.2012
Beiträge: 3
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| geri777 Verfasst am: 26. Jul 2012 21:06 Titel: |
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Vielen Dank für Deine Antwort. Mein Problem ist, dass sich 2 Informationen widersprechen. Die eine ist jene, die auch Du mir gegeben hast. - Die andere besagt, dass außerhalb eines idealen, geschlossenen Trafokerns keine magnetischen Felder auftreten, weil diese ja sonst Streufelder wären. Das irrwitzige für mich ist dabei, dass in die Spule Spannung induziert wird, von Feldlinien, die gar nicht an die Spule gelangen.
Mir ist schon klar dass es so ist - das steht in jedem Text über Induktion - aber es wäre mir wichtig, zu verstehen wie das möglich ist.
Danke für die Geduld!
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8581
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| jh8979 Verfasst am: 26. Jul 2012 21:29 Titel: |
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| geri777 hat Folgendes geschrieben: | | Das irrwitzige für mich ist dabei, dass in die Spule Spannung induziert wird, von Feldlinien, die gar nicht an die Spule gelangen. |
Das Wichtige ist hier, dass der magnetische Fluss durch den Querschnitt S der Spule sich zeitlich aendert. Siehe Maxwell Gleihung
d.h. die Aenderung des magentischen Feldes IN der Spule ist von Bedeutung, nicht an den Draehten der Spule. Mit dem Vektorpotential  kann man das auch umschreiben als
Und das Vektorpotetial ist nicht Null an den Spulendraehten, selbst in dem Fall dass das magnetische Feld an den Spulendraehte Null ist.
Hoffe es wurde estwas verstaendlicher und ich hab die Konfusion nicht schlimmer gemacht.
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8581
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| jh8979 Verfasst am: 26. Jul 2012 21:44 Titel: |
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Das gleiche "Problem" tritt uebrigens auch beim Aharanov-Bohm-Effekt auf. Komischerweise stoeren sich daran viel mehr Leute als an deinem Transformatorbeispiel, dabei hat es genau dieselbe Erklaehrung.
PS: Gut dass Du Dir ueber sowas Gedanken machst.
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geri777
Anmeldungsdatum: 26.07.2012
Beiträge: 3
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| geri777 Verfasst am: 26. Jul 2012 22:01 Titel: |
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Super, vielen Dank! Ich muß mir das erst länger ansehen, Insbesondere die Formeln - aber die Sache mit dem Vektorpotential finde ich einen super Hinweis. Das Vektorpotential ist die eigentliche physikalische Kenngrösse, die auf die Spule wirkt.
Danke, und einen schönen Abend!
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 27. Jul 2012 04:38 Titel: |
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| geri777 hat Folgendes geschrieben: | | Das irrwitzige für mich ist dabei, dass in die Spule Spannung induziert wird, von Feldlinien, die gar nicht an die Spule gelangen. |
Lass' mal die ganze Mathematik mit Vektorpotential usw. beiseite und schau Di ausschließlich die Physik an (die Matehmatik ist sowieso nur ein Hilfsmittel, um die Physik zu beschreiben, sie ist aber nicht die Physik).
Es ist ein physikalisches Naturgesetz, dass ein sich änderndes Magnetfeld ein elektrisches Feld um sich herum erzeugt. In einem Trafo mit idealem Eisen (Permeabilitätszahl gegen unendlich) geht nun gerade der gesamte primärseitig erzeugte Fluss längs durch die Sekundärspule hindurch. Er wird aufgrund der unendlich großem magnetischen Leitfähigkeit µ des Eisens sozusagen durch die Sekundärspule gezwungen. Die Windungen der Sekundärspule sind also um den Fluss herum angeordnet. Es ist nun gerade das magnetische Feld, welches durch die Spule hindurchgeht (und nicht dasjenige, das als Streufluss daran vorbei geht), welches in der Sekundärspule die Spannung induziert. Je größer dder magnetische Fluss durch die Spule und demzufolge je kleiner der Streufluss, der im hier diskutierten Fall des idealen Eisens ja Null ist, desto größer ist die induzierte Spannung.
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 27. Jul 2012 15:15 Titel: |
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Ich hoffe, dass die ursprüngliche Frage vollständig beantwortet ist.
Ich habe aber eine oder andere Frage noch offen.
| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Es ist nun gerade das magnetische Feld, welches durch die Spule hindurchgeht (und nicht dasjenige, das als Streufluss daran vorbei geht), welches in der Sekundärspule die Spannung induziert. |
Wie funktioniert dann die Stromerhöhung in der Primärspule wenn die Sekundärspule belastet wird?
Wie wird die Generatorspannung durch den Verbraucher auf der Primärseite erniedrigt?
Durch ein Gegenmagnetfeld?
Und wenn die Erzeugung von so einem Gegenfeld verhindert wird?
Folgende Situation: Der Tansformator wird aus einem Sück geraden Koaksialkabel hergestellt. Wenn die Seele als Primärseite an ein Wechselstromgenerator angeschlossen wird, wird in der Ummantelung des Kabels um 180° verschobene Wechselspannung induziert. Wird ein niedrigohmiger Verbraucher an diese Ummantelung angeschlossen, muss diese induzierte Spannung zusammenbrechen.
Da im Inneren der Ummantelung Feldfreiheit herrscht, ist mir nicht ganz klar wie der Generator das Vorhanden vom Last erkennen kann?
Magnetherstellung.
Durch eine Ringspule(s. Zitat) fließt extrem großer Gleichstrom, der das
Magnet in Inneren der Spule dauerhaft magnetisiert. Alle Magnetlinien, ohne Ausnahme verlaufen im Innerem des Ringmagnetes. Wird so ein hergestellter Magnet auf äußere Magnetfelder reagieren?
Wird so ein Magnet auf identisch hergestelltes Magnet reagieren?
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 27. Jul 2012 19:33 Titel: |
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| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Wie funktioniert dann die Stromerhöhung in der Primärspule wenn die Sekundärspule belastet wird? |
Der Sekundärstrom verursacht ein Magnetfeld, welches nach Lenzscher Regel dem Primärfeld entgegengerichtet ist. Bei konstanter oder zumindest nahezu konstanter Primärspannung kann sich das Magnetfeld aber nicht verringern. Denn immerhin muss das Induktionsgesetz erfüllt bleiben, wonach der Fluss der Spannung proportional ist. Also erhöht sich der Primärstrom so weit, dass ein Magnetfeld erzeugt wird, welches das Induktionsgesetz erfüllt. Das ist die grundsätzliche Funlktionsweise des Trafos, zu lernen im ersten Semester Grundlagen E-Technik. Oder wie willst Du sonst die Funktionsweise des Transformators erklären?
| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Wie wird die Generatorspannung durch den Verbraucher auf der Primärseite erniedrigt? |
Wenn der Generator leistungsfähig genug ist, d.h. wenn sein Innenwiderstand sehr gering und praktisch vernachlässigbar ist, überhaupt nicht. Das ist wie bei jeder realen Spannungsquelle.
| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Und wenn die Erzeugung von so einem Gegenfeld verhindert wird? |
Komische Formulierung. Das Gegenfeld kannst Du nur verhindern, wenn Du den sekundären Stromfluss "verhinderst", die Sekundärspule also nicht belastest.
| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Wenn die Seele als Primärseite an ein Wechselstromgenerator angeschlossen wird, wird in der Ummantelung des Kabels um 180° verschobene Wechselspannung induziert. |
Das musst Du aber erst nochmal erläutern. Ich she nicht, dass da irgendwo irgendwas induziert wird. Wenn Du das tust, was Du hier beschreibst, erzeugst Du einen satten Kurzschluss. Das macht Dein Generator nicht lange mit.
| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Wird ein niedrigohmiger Verbraucher an diese Ummantelung angeschlossen, muss diese induzierte Spannung zusammenbrechen. |
Wie gesagt, wie bei jeder realen Spannungsquelle, hängt die "Klemmenspannung" vom Verhältnis Last- zu Innenwiderstand ab.
| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Da im Inneren der Ummantelung Feldfreiheit herrscht, ist mir nicht ganz klar wie der Generator das Vorhanden vom Last erkennen kann? |
????
| D2 hat Folgendes geschrieben: | Alle Magnetlinien, ohne Ausnahme verlaufen im Innerem des Ringmagnetes. Wird so ein hergestellter Magnet auf äußere Magnetfelder reagieren?
Wird so ein Magnet auf identisch hergestelltes Magnet reagieren? |
Was meinst Du mit "reagieren"? Grundsätzlich überlagern sich natürlich Magnetfelder, sofern sie vorhanden sind.
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 27. Jul 2012 21:15 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | | D2 hat Folgendes geschrieben: | | Wie funktioniert dann die Stromerhöhung in der Primärspule wenn die Sekundärspule belastet wird? |
Der Sekundärstrom verursacht ein Magnetfeld, welches nach Lenzscher Regel dem Primärfeld entgegengerichtet ist. Bei konstanter oder zumindest nahezu konstanter Primärspannung kann sich das Magnetfeld aber nicht verringern. Denn immerhin muss das Induktionsgesetz erfüllt bleiben, wonach der Fluss der Spannung proportional ist. Also erhöht sich der Primärstrom so weit, dass ein Magnetfeld erzeugt wird, welches das Induktionsgesetz erfüllt. Das ist die grundsätzliche Funlktionsweise des Trafos, zu lernen im ersten Semester Grundlagen E-Technik. Oder wie willst Du sonst die Funktionsweise des Transformators erklären?. |
Nur verstehen, wenn ich die Sekundärseite eines Transformators mit einem Kondensator belaste, dann erhöht sich seine Primärspannung obwohl die Stromaufnahme auf der Sekundärseite steigt.
| GvC hat Folgendes geschrieben: | Komische Formulierung. Das Gegenfeld kannst Du nur verhindern, wenn Du den sekundären Stromfluss "verhinderst", die Sekundärspule also nicht belastest.
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Oder diese mit einem Kondensator belaste.
Oder wenn ich das Prinzip vom Faraday zu Nutze mache(theoretisch gesehen)
| GvC hat Folgendes geschrieben: |
| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Wenn die Seele als Primärseite an ein Wechselstromgenerator angeschlossen wird, wird in der Ummantelung des Kabels um 180° verschobene Wechselspannung induziert. |
Das musst Du aber erst nochmal erläutern. Ich sehe nicht, dass da irgendwo irgendwas induziert wird. Wenn Du das tust, was Du hier beschreibst, erzeugst Du einen satten Kurzschluss. Das macht Dein Generator nicht lange mit.
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Ich umgehe das Problem in dem ich Kondensator der immer wieder nachgeladen wird als Generator verwende. Wenn die Spannung hoch genug ist, enlädt sich der Kondensator automatisch über eine Funkstrecke z. B. auf geraden Stück eines Koaxialkabels(ich selbst benutze ein Kupferrohr mit einer Heizspirale innen, leider ist dieses Rohr schon zu einer Spirale gebogen, deswegen kann ich zwar Last als 0 Widerstand ansehen wenn ich beide Ende der Spirale verbinde, aber dann habe ich zusätzliche Magnetfelder, die durch die Krümmung der Spirale entstehen und eventuel unerwünschte Effekte haben ).
| GvC hat Folgendes geschrieben: |
| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Wird ein niedrigohmiger Verbraucher an diese Ummantelung angeschlossen, muss diese induzierte Spannung zusammenbrechen. |
Wie gesagt, wie bei jeder realen Spannungsquelle, hängt die "Klemmenspannung" vom Verhältnis Last- zu Innenwiderstand ab.
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Innenwiderstand der Last ist deutlich kleiner als der Innenwiderstand der Ummantelung des Koaxialkabels(Spirale).
| GvC hat Folgendes geschrieben: |
| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Da im Inneren der Ummantelung Feldfreiheit herrscht, ist mir nicht ganz klar wie der Generator das Vorhanden vom Last erkennen kann? |
????
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Wenn durch eine hohle Leitung Strom fließt, dann ist im Inneren dieser Leitung keine E oder M Felder vorhanden(Faradayscher Käfig).
| GvC hat Folgendes geschrieben: |
| D2 hat Folgendes geschrieben: | Alle Magnetlinien, ohne Ausnahme verlaufen im Innerem des Ringmagnetes. Wird so ein hergestellter Magnet auf äußere Magnetfelder reagieren?
Wird so ein Magnet auf identisch hergestelltes Magnet reagieren? |
Was meinst Du mit "reagieren"? Grundsätzlich überlagern sich natürlich Magnetfelder, sofern sie vorhanden sind. |
Na ja, die von mir beschriebene Felder verlassen des Innere des Magneten nicht und sind etwas besonderes.
Sollten diese mit Umgebung reagieren, kann man Perpetuum Mobile basteln, was unmöglich ist. In einem statischen, von außen angelegtem Magnetfeld
muss eine gerichtete Wirkung entstehen, welche das Ringmagnet zum Rollen/Gleiten bringen kann. Rollt/gleitet dieses Ringmagnet im Kreis, ist eine Bewegung aus nix entstanden, das darf aber nicht sein.
s. Bilder unten. Anstatt stromdurchflossenen Leiter wird so ein von mir beschriebenes Ringmagnet verwendet. Anstatt Hufeisen zwei übliche Ringmagnete die für Lautsprecher verwendet werden.
Es muss ein Mechanismus geben die erwartete rollende/gleitende Bewegung hemmt oder sogar vernindert.
| Beschreibung: |
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Gast17102012
Gast
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| Gast17102012 Verfasst am: 17. Okt 2012 12:36 Titel: Re: Würde ein idealer Transformator funktionieren? |
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[quote="geri777"]Meine Frage:
Kann der ideale, also verlustfreie Transformator überhaupt funktionieren? Meine Frage zielt darauf hinaus, dass die Primärseite ein magnetisches Feld in den ringförmigen Kern induziert, das den Kern aber nicht mehr verläßt (weil ja verlustfrei/ideal).
Auf der Wikipediaseite zum Transformator findest Du zwei Literaturangaben (Nr. 25 und 26), denen zufolge der Poyntingvektor, d. h. der Energieflussdichtevektor, ausschließlich im Streufeld von null verschieden ist. Die Leistung fließt beim Transformator also nicht durch den Trafokern, sondern durch die Luft.
Streng genommmen musst Du bei der Idealisierung also stets von noch vorhandenen Streufeldern (so klein sie auch sein mögen) ausgehen, wenn Du keine Widersprüche produzieren willst.
Viele Grüße
Gast
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