Transformator (Trafo)

In diesem Artikel wird der 'Transformator' beschrieben und erklärt.

Ein Transformator (auch 'Umspanner' oder 'Trafo' genannt) ist ein elektrisches Bauelement und wird verwendet, um elektrische Spannung umzuwandeln (erhöhen oder verkleinern). Dabei kann nur Wechselstrom verwendet werden. Ein einfacher Transformator besteht aus einem Eisenkern (meist ein Ring aus Eisen), um den zwei voneinander getrennte, isolierte Drähte gewickelt sind (sogenannte Spulen). Liegt an einem der beiden Drähte eine elektrische Spannung an, so wird aufgrund der Umwicklungen (Windungen) des Drahtes ein Magnetfeld im Eisenkern erzeugt. Ein Wechselstrom im Draht induziert ein sich änderndes Magnetfeld im Eisenkern. Ein sich änderndes Magnetfeld im Eisenkern induziert eine elektrische Spannung im anderen Draht.

Bemerkung: Es fließt kein Strom von einem Draht zum anderen Draht oder umgekehrt.
Bemerkung: Bei Gleichstrom funktioniert ein Transformator nicht!

Die Netzspannung (Steckdose) beträgt in vielen Ländern 230 Volt. Fast alle elektrischen (Haushalts-)Geräte funktionieren aber bei viel niedrigeren Spannungen, beispielsweise 12 Volt. Deswegen sind in den meisten Netzteilen oder Geräten Transformatoren eingebaut. Diese wandeln die Spannung von 230 Volt in beispielsweise 12 Volt um.

Transformator Aufbau — Transformator mit den beiden Spulen (rot und blau). \(N_1\) bzw. \(N_2\) sind die Anzahl der jeweiligen Windungen/Wicklungen.

Bei einem (idealen) Transformator gilt \[\frac{U_2}{U_1}=\frac{N_2}{N_1}\] Dabei ist \(N_1\) die Windungszahl der ersten Spule (Eingehender Strom) und \(N_2\) ist die Windungszahl der zweiten Spule. \(U_1\) ist die Eingangsspannung und \(U_2\) ist die Ausgangsspannung.

Ein Transformator soll eine Eingangsspannung von 230 Volt in 12 Volt umwandeln. Die Spule an der die Eingangsspannung anliegt hat 1000 Windungen. Wie viele Windungen muss dann die andere Spule haben?

Es ist \(U_1=230\) Volt, \(U_2=12\) Volt und \(N_1=1000\). \(\frac{N_2}{N_1}=\frac{U_2}{U_1}\qquad\color{gray}{|\cdot N_1}\)
\(N_2=N_1\cdot \frac{U_2}{U_1}\)
\(N_2=1000\cdot \frac{12}{230}=52{,}17\)
Die zweite Spule muss damit 52 Windungen haben.

Zu den interaktiven Aufgaben → Transformator - Übungsaufgaben