Transformator

Transformatoren sind entscheidende Teile der Stromversorgung für normale Haushalte, aber spielen auch eine wichtige Rolle in der Stromerzeugung und im Stromtransport durch das Stromnetz. Ein Transformator ist ein Bauteil, das vereinfacht ausgedrückt aus zwei Spulen zusammengesetzt ist. Diese Spulen bestehen aus einer unterschiedlichen Zahl von Windungen eines meist aus Kupfer bestehenden Drahts und sitzen auf einem gemeinsamen Metallkern z.B. aus Eisen. Der eingehende Strom aus der Steckdose fließt in einer Spule, wird von der Gesamtheit der Windungen aufgenommen und dann in die zweite Spule weitergeleitet.

Der Strom wird dabei mit einer Spannung aufgenommen und in die zweite Spule weitergeleitet, die z.B. im deutschen Stromnetz für private Verbraucher bei 230 Volt liegt. Man kann die Spannung in etwa mit dem Druck vergleichen, mit dem Wasser durch ein Rohr gepresst wird. Die Spannung entscheidet also über das Maß der geladenen Elektronen, die in einen Stromkreis geleitet werden. Für viele Geräte, die in einem Haushalt mit Strom angetrieben werden, ist jedoch die Spannung von 230 Volt zu hoch. Bei einem ungebremsten Stromfluss würden sie zerstört. Das gilt insbesondere für Notebooks, Bildschirme oder auch LED-Leuchten. Daher ist ein jeweils auf den Bedarf des Geräts eingerichteter Transformator zwischengeschaltet.

Wenn z.B. die Zahl der Windungen der zweiten Spule im Transformator um das 10-fache so hoch ist wie die Zahl der Windungen der ersten Spule, verringert sich auch die Spannung in dieser Spule um den Faktor 10. Sie wird also auf 23 Volt transformiert. Das Verhältnis von Eingangs- und Ausgangsspannung entspricht also umgekehrt proportional dem Verhältnis der Zahl der Windungen der beiden Spulen. Ähnliches gilt für die Stromstärke, sie nimmt mit der Spannung ab. Beides erklärt sich wieder aus dem Vergleich mit dem Wasserrohr. Wird das Wasser mit einem gewissen Druck in ein Rohr geleitet und dann an ein zweites Rohr weitergegeben, entscheidet die Länge dieses zweiten Rohres über den Druck des darin befindlichen Wassers.

Das funktioniert in beide Richtungen. Je nachdem wie der Transformator gebaut ist, kann also die Ausgangsspannung auch größer sein, wenn die Zahl der Windungen sich entsprechend verhält. Für die Wirkweise eines Transformators müssen allerdings noch weitere Faktoren wie die Notwendigkeit des Wechselstroms für seine Funktion berücksichtigt werden.