Transzformátor

A megtermelt villamos energiát, az előállítás helyétől, a felhasználás helyéig, életvédelmi és takarékossági okokból többször át kell alakítani ezt a célt, szolgálja a Déri Miksa, Bláthy Ottó és Zipernowsky Károly által feltalált transzformátor.

Szükséges eszközök

• Szétszedhető transzformátor, különböző menetszámú tekercsekkel
• Feszültség és árammérő műszerek, 2 – 2 darab
• Fogyasztók, például izzók
• Vezetékek

A kísérlet menete

Rakjuk össze a transzformátort úgy, hogy egy 1200 és egy 600 menetes tekercset tartalmazzon. Kapcsoljuk az egyik tekercset alacsony feszültségű váltóáramú feszültség-forráshoz. Mérjük le a feszültséget mindkét tekercs végpontjain. A két feszültség aránya kb. ½, vagy 2/1 lesz. Megfordítva a bekötést a feszültségek aránya fordított lesz. A feszültég-forráshoz kapcsolt tekercs végpontjain mért feszültséget primer feszültségnek, a szabad tekercs végpontjain mért feszültséget szekunder feszültségnek nevezzük. Fentieknek megfelelően beszélünk primer és szekunder tekercsről, primer és szekunder menetszámról, primer és szekunder áramról. Több tekerccsel elvégzett mérés után levonhatjuk a tapasztalatot.

U_p : Usz = N_p : N_sz

A feszültség viszonyok ismeretében, megfelelő méretű fogyasztóval, létrehozhatjuk a szekundér áramkört, mindkét körbe árammérőt iktatva. Több mérés után, levonhatjuk a következtetést:

I_p : I_sz = N_sz : N_p

A két összefüggésből adódik, hogy

U_p : U_sz = I_sz : I_p

ebből pedig az

U_p • I_p = U_sz • I_sz

Magyarázat

A transzformátor a nyugalmi indukció elvén működik, de csak váltakozó árammal. Egyenáram alkalmazása esetén ugyan is a be és kikapcsolás pillanatától eltekintve, nincs fluxusváltozás, így a szekunder tekercsben nem indukálódik feszültség, és zárt áramkör esetén nem jön létre áram. A kísérlet során levont következtetések az energia-megmaradás törvényéből kiindulva is levezethetők. Az energiát szállítani tehát nagy feszültségen érdemes, mert így a vezetékekben kevesebb hő termelődik. A termelt hő ugyanis az áramerősség négyzetével arányos. Megjegyzendő, hogy veszteség a transzformátornál is fellép, a vasmag és a vezeték melegedése miatt. A vasveszteséget hivatott csökkenteni a lemezelt vasmag. (Örvényáramok!)

Szükséges óvintézkedések

Élet és baleset védelmi okokból kívánatos, hogy csak alacsony feszültséget alkalmazzunk.