Transformatoren sind einfache Geräte, aber sie sind auch extrem wichtig für unsere elektrifizierte Lebensweise. Große Transformatoren steig auf die Spannung an den Kraftwerken, damit sie effizienter über Stromleitungen übertragen werden kann, und a trete zurück Transformator macht den Strom in jedem vom Kraftwerk versorgten Haus nutzbar. Transformatoren in der Physik werden im Labor für eine Reihe von Zwecken verwendet.
EIN Transformator besteht aus nichts anderem als einem Paar Drahtspulen, die um einen gemeinsamen Kern oder zwei nebeneinander angeordnete Kerne gewickelt werden können. Transformatoren arbeiten nur mit Wechselstrom (AC), da sie auf elektromagnetischer Induktion beruhen, wobei ein sich änderndes elektrisches Feld ein magnetisches Feld erzeugt und umgekehrt.
Es ist einfach, einen Transformator für ein Schulprojekt herzustellen, aber Sie müssen ihn mit einer sicheren Stromquelle verwenden, und der 120-V-Strom aus einer Steckdose ist nicht sicher. Ein Problem bei Transformatoren besteht darin, dass sie aufgrund des Drahtwiderstands heiß werden, und wenn die Eingangsspannung zu hoch ist, können die Drähte heiß genug werden, um Sie zu verbrennen oder ein Feuer zu entfachen. Der Bau einer sicheren Stromquelle ist daher ein wichtiger Teil eines Projekts, das die Funktionsweise eines Transformators demonstriert.
Verwenden Sie einen Lichtdimmer für Ihre Stromquelle
Um eine sichere Stromquelle zu bauen, benötigen Sie einen Elektrokasten aus Kunststoff, einen alten Stecker von einem Gerät, das Sie nicht mehr verwenden, und einen Lichtdimmer, auch bekannt als Variac-Schalter. So bauen Sie die Stromquelle (befolgen Sie beim Arbeiten mit Elektrizität unbedingt die Sicherheitsvorschriften!):
- Schneiden Sie das Kabel vom Gerät ab und schneiden Sie das Kabel in zwei Teile. Legen Sie das Teil ohne Stecker für später beiseite. Isolieren Sie die Steckerdrähte mit einer Abisolierzange ab und legen Sie jeweils etwa einen Zoll blanken Draht frei.
- Verbinden Sie die Steckerdrähte mit dem Eingangsanschluss des Schalters. Sie müssen sich keine Sorgen um die Polarität machen. Verwenden Sie Drahtmuttern, um die Spleißverbindungen herzustellen.
- Isolieren Sie beide Enden des zusätzlichen Kabels ab, trennen Sie die Drähte und schließen Sie ein Ende des Kabels an die Ausgangsklemmen des Schalters an. Das andere Ende liefert den Stromeingang für den Transformator.
- Schrauben Sie den Schalter in eine Kunststoffbox und führen Sie die Drähte durch die Löcher in der Rückseite der Box.
- Stellen Sie den Schalter auf die niedrigste Position und kleben Sie ihn in diese Position, damit Sie ihn nicht ändern können.
Konstruieren eines Abwärtstransformators
Sie benötigen zwei Hauptzutaten, um einen Transformator herzustellen. Der erste ist ein Stahlkern und der andere ist viel dünner leitender Draht. Eine 3- oder 4-Zoll-Stahlwaschmaschine, die im Baumarkt erhältlich ist, macht einen guten Kern. Der beste zu verwendende Draht ist 28-Gauge-Magnetdraht, der mit einer Isolierung beschichtet ist. Das bekommst du in jedem Elektronikfachgeschäft.
Machen Sie zwei separate Wicklungen auf der Spule. Je öfter Sie die Spule wickeln, desto besser funktioniert der Transformator. Zählen Sie unbedingt die Wicklungen und behalten Sie die Zahlen im Auge – Sie benötigen diese Informationen, wenn Sie den Transformator testen.
Um einen Abwärtstransformator herzustellen, muss die Anzahl der Windungen auf der Primärspule kleiner sein als die Anzahl auf der Sekundärspule. Das Spannungsverhältnis ist gleich dem Verhältnis der Windungszahl der Spulen. Wenn beispielsweise die Primärspule 200 Windungen hat und die Sekundärspule 100, halbiert der Transformator die Eingangsspannung.
Demonstration der Funktionsweise eines Transformators
Bevor Sie Ihren Transformator testen, isolieren Sie die Enden der Drähte und setzen Sie den Transformator aus Sicherheitsgründen in eine 2-Gang-Kunststoffdose. Spleißen Sie die Drähte der Primärspule mit den Drähten, die vom Schalter kommen. Trennen Sie die Drähte der Sekundärspule, um sicherzustellen, dass sie beim Anschließen der Stromversorgung keinen Kurzschluss verursachen.
Stecken Sie den Transformator ein, stellen Sie ein Multimeter ein, um die Wechselspannung zu testen, und überprüfen Sie die vom Schalter kommende Spannung, indem Sie die Messleitungen an die getrennten Ausgangsdrähte berühren. Überprüfen Sie nun die Spannung, die von der Sekundärspule kommt. Notieren Sie Ihre Ergebnisse.