CONATEX LERNSYSTEME Transfodemo 2 Bedienungsanleitung
Bedienungsanleitung
®
BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo
2
®
Aufbautransformator Transfodemo
2
Best.- Nr. 2003099
2 Poleschuhe
2 Spulen mit 72 Windungen
2 Spulen mit 600 Windungen
Schmelzrinne
U-Kern mit Joch
Schweißspule
______________________________________________________________________
CONATEX-DIDACTIC Lehrmittel GmbH - Rombachstr. 65 - D-66539 Neunkirchen
Kundenservice (kostenfrei): 00800 0266 2839 (D, CH, A, L) oder 0049 (0) 6821 - 94 11-0
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didactic@conatex.com
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Inhaltsverzeichnis
Inhaltszusammenfassung für CONATEX LERNSYSTEME Transfodemo 2
- Seite 1 Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo ® Aufbautransformator Transfodemo Best.- Nr. 2003099 2 Poleschuhe 2 Spulen mit 72 Windungen 2 Spulen mit 600 Windungen Schmelzrinne U-Kern mit Joch Schweißspule ______________________________________________________________________ CONATEX-DIDACTIC Lehrmittel GmbH - Rombachstr. 65 - D-66539 Neunkirchen Kundenservice (kostenfrei): 00800 0266 2839 (D, CH, A, L) oder 0049 (0) 6821 - 94 11-0 www.conatex.com - email: didactic@conatex.com...
- Seite 2 Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo Die Spulen weisen folgende technische Daten auf: Spule mit 600 Windungen, 2003970 Spule mit 72 Windungen, 2003976 Technische Daten: Technische Daten: - 600 Windungen - 72 Windungen - 12 mH - 0,18 mH - I max.:0,8 A - I max.: 4 A - Drahtdurchmesser: 0,65 mm - Drahtdurchmesser: 1,4 mm...
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Seite 3: Experimenteller Beweis
Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo Elektromagnetische Induktion 1.1 Experimenteller Beweis Verwendetes Material:im Koffer die beiden Spulen mit 600 Windungen ein Weicheisenkern zusätzlich ein Amperemeter mit Nadel und Mittennullpunkt ein Dauermagnet in Stabform ein Voltmeter ein Oszilloskop Varianten eine 12-V-Gleichstromversorgung ein Schalter ein Niederfrequenzgenerator Vorgehensweise: Verbinden Sie die Klemmen 1 und 3 der Spule mit dem Amperemeter mit... - Seite 4 Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo Setzen Sie den Weicheisenkern in die Spule und führen Sie den Magneten an die Spule; Sie werden feststellen, dass die Nadel des Amperemeters wesentlich deutlicher ausschlägt (da der Magnet nicht mehr in die Spule eingeführt werden kann, muss der Magnet an den Ausgang der Spule gebracht werden und ruckartig wieder entfernt werden, zunächst ohne Weicheisenkern, dann mit Weicheisenkern).
- Seite 5 Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo Ergebnis: Die Entstehung eines induzierten Stroms ist abhängig von der Schwankung des Magnetfelds im Anker. Statt den Schalter des Primärstromkreises aus- und einzuschalten, um im Sekundärstromkreis einen induzierten Strom zu erzeugen, ersetzt man die Gleichstromversorgung des Primärstromkreises durch einen Niederfrequenzgenerator, der eine über die Zeit variable Spannung liefert;...
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Seite 6: Induzierte Ströme: Die Qualitative Lenzsche Regel
Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo 1.2 Induzierte Ströme: die qualitative Lenzsche Regel Lenzsche Regel: Der induzierte Strom ist in seiner Wirkung so beschaffen, dass er sich der Ursache widersetzt, die ihn entstehen ließ. Richtung des induzierten Stroms: Versuch 1: Verwenden Sie die Spule mit 600 Windungen, die mit dem Milliamperemeter mit Mittennullpunkt verbunden ist;... - Seite 7 Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo Feststellung: Wenn ein Nordpol an die Spule herangeführt wird, entsteht durch den induzierten Strom auf der betrachteten Spulenseite ein Nordpol. Wenn der Nordpol von der Spule entfernt wird, wird dadurch, dass ein induzierter Strom fließt, ein Südpol erzeugt. Wenn ein Südpol an die Spule herangeführt wird, entsteht ein Südpol.
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Seite 8: Der Perfekte Einphasentransformator
Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo Anwendungsgebiete für das Phänomen der Induktion 2.1 Der perfekte Einphasentransformator Beschreibung: Ein Transformator besteht aus einer Grundplatte aus Eisen (Magnetstromkreis), auf der zwei Spulen aufgewickelt sind; die Platte besteht aus dünnen, übereinander angeordneten Blechlamellen, die durch einen Überzug voneinander isoliert wurden; Der Transformator dient dazu, die von den Spulen erzeugten Magnetfeldlinien zu kanalisieren;... - Seite 9 Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo Der realisierte Versuchsaufbau: Schalter K eingeschaltet G.B.F. = Niederfrequenzgenerator G.B.F. = Niederfrequenzgenerator Stellen Sie die Frequenz des Niederfrequenzgenerators auf 50 Hz ein Stellen Sie die horizontale Abtastung des Oszilloskops auf 5 ms/cm ein. Wählen Sie die Stärke 0,2 V/cm im Punkt A und 1 V/cm im Punkt B. Stellen Sie die Amplitude der vom Niederfrequenzgenerator erzeugten Sinusspannung auf 0,3 V ein.
- Seite 10 Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo U1 in V U2 in V U2 / U1 Feststellung: Das Verhältnis der Effektivwerte entspricht dem Verhältnis der Anzahl der Windungen, d. h. dem Umwandlungsverhältnis m = N2 / N1 = U2 / U1 Untersuchung des Transformators: Unter Last: Schalter K ausgeschaltet Wandeln Sie die Voltmeter in Amperemeter um und zeichnen Sie die jeweiligen Werte für die Effektivstärken I1 und I2 auf (Achtung: Schließen Sie die Amperemeter seriell an die...
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Seite 11: Anmerkung: Isoliertransformator
Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo Anmerkung: Isoliertransformator Dies ist ein Transformator mit m = 1, d. h. N2 = N1: Die Gehäuse der Geräte wie Oszilloskop und Niederfrequenzgenerator sind geerdet; beim nachstehenden Versuchs- aufbau wird man feststellen, dass der Dipol X kurzgeschlossen ist; das YA-Signal erscheint daher nicht auf dem Bildschirm des Oszilloskops. - Seite 12 Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo 2.2 Funktionsprinzip des Wechselstromgenerators Verwendetes Material: im Koffer die beiden Spulen mit 600 Windungen die Metallgrundplatte zusätzlich ein Drehmagnet eine 3-V-Gleichstromversorgung, variabel ein Oszilloskop Der realisierte Versuchsaufbau: Verbinden Sie die variable Gleichstromversorgung mit den Klemmen des Motors, der es ermöglicht, den Magneten mit konstanter Winkelgeschwindigkeit rotieren zu lassen.
- Seite 13 Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo Masse Oszilloskop Bei einer gegebenen Rotationsgeschwindigkeit des Magneten verdoppelt sich somit die Spannungsfrequenz. ______________________________________________________________________ CONATEX-DIDACTIC Lehrmittel GmbH - Rombachstr. 65 - D-66539 Neunkirchen Kundenservice (kostenfrei): 00800 0266 2839 (D, CH, A, L) oder 0049 (0) 6821 - 94 11-0 www.conatex.com - email: didactic@conatex.com...
- Seite 14 Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo Foucault-Ströme Verwendetes Material: im Koffer die beiden Spulen mit 600 Windungen die Metallgrundplatte die beiden Pole zusätzlich ein Foucault-Pendel (Best.-Nr. 2003960) Der realisierte Versuchsaufbau: Lassen Sie das Pendel zwischen den beiden Polen des Elektromagneten schwingen, ohne dass der Elektromagnet mit Strom versorgt wird.
- Seite 15 Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo Durch die Einkerbung der Scheibe wird verhindert, dass die induzierten Ströme in der Metallmasse fließen, wodurch sich die Verlangsamung der Schwingungen vermindert. Anmerkungen: Wenn die Grundplatte des Transformators eine aus dünnen Lagen bestehende Struktur aufweist, so dient dieser Aufbau allein dem Zweck, die Foucault-Ströme im Inneren des Transformators zu verringern und so einen Energieverlust durch den Joule-Effekt zu vermeiden.
- Seite 16 Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo Selbstinduktion 3.1 Experimenteller Beweis Verwendetes Material: im Koffer die beiden Spulen mit 600 Windungen die Metallgrundplatte zusätzlich eine Schaltplatine eine 6-V-Gleichstromversorgung, variabel ein Oszilloskop zwei Lampen mit 3,5 V und 0,2 A in Fassungen zwei Widerständen mit 5 Ω (R) ein Widerstand mit 20 Ω...
- Seite 17 Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo Versuch: Schaltplatine P30-60 Die beiden Stromabzweigungen weisen den gleichen Widerstand auf. Schalten Sie den Schalter K aus, und Sie werden feststellen: Die Lampe, die sich in der Abzweigung ohne Spule befindet, leuchtet sofort auf. Die andere Lampe leuchtet, allerdings mit einer Verzögerung. Versuchsauswertung: Wenn man den Stromkreis schließt, variiert man die Stromstärke in allen Abschnitten des Stromkreises;...
- Seite 18 Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo Versuch: Verbinden Sie den positiven Pol des Niederfrequenzgenerators (Rechteckimpulssignal einer Frequenz von 500 Hz und einer Amplitude von 2 V) mit der Position 1 auf der Platine des Versuchsaufbaus. Es lässt sich beobachten, dass die Spannung in Punkt A als Rechteckimpulsspannung vom Niederfrequenzgenerator zur Verfügung gestellt wird, und im Punkt B entsteht die Spannung an den Klemmen von r, also ergibt sich die Stromstärke i in Abschnitt 1 des Stromkreises als ein Vielfaches von r.
- Seite 19 Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo Versuch: Wählen Sie eine Sägezahnspannung mit einer Frequenz von 250 Hz und einer Amplitude von 4 V. Verwenden Sie einen Widerstand mit 4,7 kΩ. Beobachten Sie die Spannung an den Klemmen der Spule, und Sie werden feststellen, dass es sich um einen Rechteckimpuls handelt (Einstellung des Oszilloskops: 0,5 ms / cm für die horizontale Abtastung, 2 V / cm in Punkt A und 0,5 V / cm in Punkt B.
- Seite 20 Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo Die Spannung an den Klemmen einer Spule drückt sich in folgender Gleichung aus: = L * di / dt wenn der Widerstand der Spule zu vernachlässigen ist, und wenn nicht: = r * i + L * di / dt wobei r den Widerstand der Spule bezeichnet.
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Seite 21: Messung Der Induktivität Einer Spule
Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo 3.2 Messung der Induktivität einer Spule Versuchsaufbau: Man verwendet den realisierten Versuchsaufbau für den dritten Versuch. Wählen Sie Frequenz von 250 Hz mit einem unsymmetrischen Dreiecksignal (Sägezahn). Wählen Sie den Punkt A, dann messen Sie unter Berücksichtigung der gewählten Größen ∆U (in V) und ∆t (in s). - Seite 22 Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo die Metallgrundplatte eine Spule mit 600 Windungen die Rinne für die Metallschmelze zusätzlich ein Metall mit niedriger Schmelztemperatur (z. B. 7 cm Schweißdraht aus Zinn) ein Stück dicker Karton Vorgehensweise: Bringen Sie die Schmelzrinne auf der Platte an, mit der abgeflachten Seite nach innen.
- Seite 23 Bedienungsanleitung ® BAD_2003099 Aufbautransformator Transfodemo dank der isolierten Griffe der Schweißspule den Kontakt der beiden Platten mit den Elektroden beibehalten. Schließen Sie die Spule mit 600 Windungen an das Stromnetz an (Achtung). Ein Lichtbogen springt zwischen den beiden Elektroden hin und her und bildet einen Schweißpunkt (wenn man zu lange verweilt, entsteht ein Loch im Metall).