Abschnitt 4.3.4 · Elektrische und elektronische Bauteile · Technische Kenntnisse Klasse E. 4 Fragen, jede mit Erklärung.
Auf dieser Seite stehen alle 4 Prüfungsfragen zum Thema Übertrager und Transformatoren (Kapitel „Elektrische und elektronische Bauteile“). Überlege erst selbst und klappe dann die Lösung auf: Dort steht der Lösungsweg und bei jeder falschen Antwort, welcher Denkfehler dahintersteckt.
Ein Übertrager hat zwei Wicklungen auf einem gemeinsamen Kern, und beide werden von demselben wechselnden Magnetfeld durchsetzt. Daraus folgt der eine Satz, der jede dieser Aufgaben löst: jede Windung bekommt dieselbe Spannung, also verhalten sich die Spannungen wie die Windungszahlen. U1 zu U2 steht wie N1 zu N2. Mehr Windungen heißt mehr Spannung — das ist die Richtung, und sie ist zugleich die Probe für jedes Ergebnis. Das Rechnen ist damit ein Dreisatz. Hat die Primärseite die fünffache Windungszahl der Sekundärseite, liegt sekundär ein Fünftel der Spannung: 230 V geteilt durch 5 sind 46 V. Ist eine Windungszahl gesucht, geht es genauso, nur umgestellt zu N2 = N1 · U2/U1. Bei 600 Windungen, 230 V primär und 11,5 V sekundär ist die Sekundärspannung der zwanzigste Teil, also sind es 600 geteilt durch 20 gleich 30 Windungen. Bei 150 Windungen, 45 V primär und 180 V sekundär ist die Sekundärspannung das Vierfache, also sind es 150 mal 4 gleich 600 Windungen. Wer lieber über die Spannung je Windung geht, kommt auf demselben Weg an: 45 V auf 150 Windungen sind 0,3 V je Windung, und für 180 V braucht es bei 0,3 V je Windung 600 Windungen. Die Falle ist immer dieselbe und hat mit Physik nichts zu tun — das VERHÄLTNIS wird gekippt. Man teilt, wo man malnehmen muss. Das Ergebnis ist dann nicht irgendein Zahlenwert, sondern genau der umgekehrte, und der steht bei den Antworten bereit. Deshalb lohnt am Ende der eine Blick: ist die Spannung auf der gesuchten Seite höher, muss die Windungszahl dort größer sein; ist sie niedriger, kleiner. Passt das nicht zusammen, ist das Verhältnis verdreht. Übertrager und Transformator stehen dabei für dasselbe Übersetzungsverhältnis.
Grundverhältnis
Spannungen wie Windungszahlen
U1 zu U2 steht wie N1 zu N2.
Spannung je Windung
in beiden Wicklungen gleich
Beide Wicklungen sehen dasselbe Feld.
Windungszahl gesucht
N2 = N1 · U2/U1
Probe
mehr Windungen, mehr Spannung
Wer das Verhältnis kippt, landet genau beim umgekehrten Wert.
Beispiel: primär fünffache Windungszahl, 230 V
46 V
230 V / 5 = 46 V.
Beispiel: 600 Windungen, 230 V, sekundär 11,5 V
30 Windungen
11,5 zu 230 ist 1 zu 20; 600 / 20 = 30.
Beispiel: 150 Windungen, 45 V, sekundär 180 V
600 Windungen
180 zu 45 ist 4 zu 1; 150 mal 4 = 600. Über die Windungsspannung: 0,3 V je Windung.
Heruntersetzen
sekundär weniger Windungen
Sekundärspannung kleiner als primär.
Hochsetzen
sekundär mehr Windungen
Sekundärspannung größer als primär.
Übertrager und Transformator
dieselbe Übersetzung
Im Katalog stehen beide Wörter für diese Rechnung.
Merken: Die Spannungen verhalten sich wie die Windungszahlen, weil jede Windung dieselbe Spannung bekommt. Fünffache Windungszahl primär heißt ein Fünftel der Spannung sekundär, also 46 V aus 230 V. Ist die Windungszahl gesucht, nimm N2 = N1 · U2/U1 — das gibt 30 Windungen im einen und 600 Windungen im anderen Beispiel. Und mache immer die Probe: mehr Windungen heißt mehr Spannung.
EC401Wie hoch ist die Spannung zwischen den Punkten a und b in dieser Schaltung für ein Transformationsverhältnis von 15:1?ab Klasse E
Etwa 15 V
Etwa 1 V
Etwa 11 V
Etwa 22 V
Lösung und Erklärung zeigen
Richtig ist A: Etwa 15 V
Lösungsweg:
Übersetzungsverhältnis: primär zu sekundär = 15 zu 1
Sekundärspannung: U = 230 V / 15
U = 15,3 V, also etwa 15 V zwischen a und b
Kniff: Das Übersetzungsverhältnis 15:1 heißt: primär 15 Windungen auf 1 sekundäre. Spannungen verhalten sich wie Windungszahlen, also wird die Sekundärspannung 15-mal kleiner: 230 V / 15. Zwei Fallen. Erstens die Richtung: geteilt wird, nicht malgenommen — sonst käme eine größere Spannung heraus. Zweitens der Spannungsart: die 230 V sind ein Effektivwert, und der Transformator ändert daran nichts, er rechnet den Effektivwert einfach herunter. Es gehört also kein Wurzel-2-Faktor in die Rechnung.
Warum die anderen nicht stimmen:
Etwa 1 V – Hier ist zweimal geteilt worden: 230 V / 15 = 15,3 V und davon noch einmal / 15 = 1,02 V. Denselben Wert erhält man, wenn man die Zahl 1 aus dem Verhältnis 15:1 unbesehen als Spannung abschreibt.
Etwa 11 V – Ein überflüssiger Wurzel-2-Schritt: 15,3 V / 1,414 = 10,8 V, also etwa 11 V. Wer die 230 V für einen Scheitelwert hält, rechnet zuerst 230 V / 1,414 = 163 V und teilt dann durch 15 — dasselbe Ergebnis. Die 230 V sind aber schon der Effektivwert.
Etwa 22 V – Derselbe Wurzel-2-Fehler in die andere Richtung: 230 V · 1,414 = 325 V ist der Scheitelwert der Netzspannung, und 325 V / 15 = 21,7 V, also etwa 22 V. Gefragt ist die Spannung im gleichen Maß wie die angegebene, nämlich als Effektivwert.
EC402Die Primärspule eines Übertragers hat die fünffache Anzahl von Windungen der Sekundärspule. Wie hoch ist die erwartete Sekundärspannung, wenn die Primärspule an eine 230 V Spannungsversorgung angeschlossen wird?ab Klasse E
9,2 V
1150 V
23 V
46 V
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Richtig ist D: 46 V
Lösungsweg:
Gegeben: N1 = 5 · N2, U1 = 230 V
Spannungen verhalten sich wie Windungszahlen: U2 = U1 · N2/N1
N2/N1 = 1/5
U2 = 230 V / 5
Probe: weniger Windungen, weniger Spannung — die Sekundärspannung beträgt 46 V
Kniff: Die Primärseite hat mehr Windungen, also liegt sekundär die kleinere Spannung — die Richtung steht damit vor dem Rechnen fest. Fünffache Windungszahl heißt ein Fünftel der Spannung: 230 V / 5 = 46 V.
Warum die anderen nicht stimmen:
9,2 V – Das ist 230 geteilt durch 25, das Verhältnis 1 zu 5 ist also zweimal angewandt worden.
1150 V – Hier ist das Verhältnis gekippt und mit 5 malgenommen. Die Seite mit den wenigeren Windungen kann nicht die höhere Spannung führen.
23 V – Das ist 230 geteilt durch 10. Geteilt wurde mit dem doppelten Verhältnis, was hier gerade dem Verschieben des Kommas entspricht.
EC403An der Primärwicklung eines Transformators mit 600 Windungen liegt eine Spannung von 230 V an. Die Sekundärspannung beträgt 11,5 V. Wie groß ist die Sekundärwindungszahl?ab Klasse E
20 Windungen
180 Windungen
30 Windungen
52 Windungen
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Richtig ist C: 30 Windungen
Lösungsweg:
Gegeben: N1 = 600, U1 = 230 V, U2 = 11,5 V
Spannungsverhältnis: 230 V / 11,5 V = 20
N2 = N1 · U2/U1 = 600 · 11,5/230
600 / 20 = 30
Probe: 230 V auf 600 Windungen sind 0,383 V je Windung, 30 Windungen ergeben damit 11,5 V — es sind 30 Windungen
Kniff: Vergleiche zuerst die Spannungen: 11,5 V zu 230 V ist 1 zu 20. Die Windungszahlen folgen demselben Verhältnis, also 600 / 20 = 30. Das Verhältnis 20 selbst steht als Falle bei den Antworten.
Warum die anderen nicht stimmen:
20 Windungen – 20 ist das Spannungsverhältnis 230 zu 11,5 selbst, nicht die Windungszahl; die 600 Windungen sind damit noch nicht verrechnet.
180 Windungen – Aus 600 Windungen, 230 V und 11,5 V führt kein Rechenschritt auf diesen Wert, weder durch Malnehmen noch durch Teilen. Zu dieser Zahl führt keine der üblichen Verwechslungen — eine Blindantwort.
52 Windungen – Das ist 600 geteilt durch 11,5, also die Windungszahl durch die Sekundärspannung. Die Primärspannung von 230 V bleibt dabei unbenutzt, obwohl das Verhältnis beide Spannungen braucht.
EC404An der Primärwicklung eines Transformators mit 150 Windungen liegt eine Spannung von 45 V an. Die Sekundärspannung beträgt 180 V. Wie groß ist die Sekundärwindungszahl?ab Klasse E
38 Windungen
30 Windungen
850 Windungen
600 Windungen
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Richtig ist D: 600 Windungen
Lösungsweg:
Gegeben: N1 = 150, U1 = 45 V, U2 = 180 V
Spannungsverhältnis: 180 V / 45 V = 4
N2 = N1 · U2/U1 = 150 · 4
Gegenprobe über die Windungsspannung: 45 V / 150 = 0,3 V je Windung, und 180 V / 0,3 V = 600
Die Sekundärwindungszahl beträgt 600 Windungen
Kniff: Die Sekundärspannung ist das Vierfache der primären, also braucht die Sekundärseite die vierfache Windungszahl: 150 · 4 = 600. Wer statt mal vier durch vier rechnet, landet bei knapp 38 — und genau das steht bei den Antworten.
Warum die anderen nicht stimmen:
38 Windungen – Das ist 150 geteilt durch 4 gleich 37,5, gerundet 38 — das Verhältnis ist gekippt. Mehr Spannung verlangt mehr Windungen, nicht weniger.
30 Windungen – 30 Windungen sind das Ergebnis der Nachbaraufgabe mit ihren eigenen Zahlen. Genau treffen kann man sie hier nur durch Abziehen: 180 minus 150 gleich 30 — beim Übertrager wird aber nicht subtrahiert, sondern das Verhältnis gebildet. Und die Sekundärseite kann nicht windungsärmer sein, wenn ihre Spannung höher ist.
850 Windungen – Die Richtung stimmt, der Wert nicht: bei 0,3 V je Windung ergeben 850 Windungen 255 V statt der verlangten 180 V. Zu dieser Zahl führt keine der üblichen Verwechslungen — eine Blindantwort.
Fragen und Abbildungen: Prüfungsfragenkatalog der Bundesnetzagentur, 3. Auflage (gültig seit 24. Juni 2024), Datenlizenz Deutschland – Namensnennung – 2.0. Die Antworten sind gemischt. Erklärungen, Lösungswege und Begriffsblätter: Amateurfunk-Trainer.
