Hogyan működik a transzformátor, illetve miért használjuk?

1: sehogy. Feszültséget feszültségre, ill. áramot áramra alakít.

2: az nem a transzformátorban történik, hanem a távvezetékben. A veszteség az áramtól függ, és nem függ a feszültségtől.

A veszteség I^2*R, tehát nagyobb áramerősség -->nagyobb veszteség.

Az átvitt teljesítmény viszont állandó, mivel a transzformátor nem állít elő energiát, tehát annyi jön ki amennyi bement. Ebből kifolyólag ha a feszültséget feltranszformáljuk az áramerősség kisebb lesz, mivel arányuk (a teljesítmény) állandó. U*I=áll

Kisebb áramerősség pedig kisebb veszteséget jelent.

Így érthető?

Semmi.

Elektronok mozognak mágneses térben.

Elárulná, aki lepontozott, hogy miért tette?

Szerintem a lepontozás csak arról szólt, hogy jobb lett volna kicsit elmagyarázni, hol rossz a kérdező megfogalmazása.

Pongyolán szólva végül is jót mondott, csak nagyon pongyolán. A trafóval a nagy áramerősségből és kicsi feszültségből készül nagy feszültség és kis áramerősség, vagy persze éppen fordítva. A feszültség és áramerősség szorzata marad állandó (persze mínusz a veszteség).

Az "áramból csinálunk feszültséget" persze ezt nem fedi tökéletesen.

Meg általánosan, az olyan válaszok, amelyek csak kritizálják a kérdezőt, vagy helyesbítik, de további segítséget nem adnak neki, könnyen gyűjtik a mínuszokat. Még akkor is, ha a tartalmuk amúgy igaz.

:)

"Érthető, de részecske szinten mi történik?"

A vezetékben természetesen az, mint trafó nélkül, a fémrácsban kirándulnak az elektronok, ez az áram.

A trafó működése CSAK részecskékkel viszont nem magyarázható, hiszem itt a lényeg a gerjesztett elektromos és mágneses terekben van. A teljesítményt azok viszik át.

Erre jó a matematika, és pont ezért mondják mindig, hogy matematika nélkül nincs fizika.

Nem tudom érted -e a képletet, mert a levezetést itt nem írta senki le. Az van, hogy adott U fesz mellett, ha I áramot nyomatunk át a távvezetéken, akkor P=U*I a teljesítményveszteség.

Továbbá Ohm-törvényéből U=I*R és ezt kell visszahelyettesíteni, ebből jön ki, hogy:

P=R*I^2.

És ezt azért írtam le, hogy vedd észre azt, hogy pusztán elemi matematika segítségével olyan fontos fizikai eredményre jutottunk, amit első pillantásra talán nehéz megsejteni.

Ennek ellenére mégis lehet azért szemléletes magyarázatot is adni: Gondoljuk meg, az áramerősség azt jelenti, hogy időegység alatt mennyi töltés bír átáramlani egy adott R ellenállású vezetőn.

Nyílván nagyobb veszteségnek kell keletkeznie akkor, ha intenzívebben áramlanak a töltések, hiszen minden egyes elektron ilyenkor "jobban ütközik" az anyag belsejében, tehát súrlódás miatt nagyobb veszteséghőnek kell megjelennie.

Ha pedig intenzívebb a töltésáramlás, akkor az I áram nagyobb, ami tükrözi a levezetett képlet mondandóját.

A matematikailag levezetett képlet viszont még ennél is többet mutat, nevezetesen azt, hogy a veszteség nem akárhogyan függ az áramtól, hanem négyzetesen!

Ez pedig már tényleg olyan eredmény, amit rizsázással nem lehet megmagyarázni.

Megpróbálok egy mechanikus modellt adni ahhoz, hogy érthető legyen a magasabb veszteség. Állatira semmi köze valójában az áramhoz, de eléggé hasonló ahhoz, hogy érthető legyen.

Van egy szivattyúd, egy csöved, meg a cső másik végén egy hidromotorod, amit hajtasz az átáramló folyadékkal.

A lényeg, hogy minél nagyobb teljesítményt tudjál átvinni a szivattyúról a motorra, amit hajtasz, a legkisebb veszteséggel.

Több lehetőséged van.

Megteheted, hogy olyan szivattyút használsz, ami kis nyomással, de nagyon sok folyadék-mennyiséget tud küldeni a csőbe, ennek megfelelően a másik végére olyan hidromotort teszel, ami a folyadék sebességét, tehetetlenségét használja hajtásra, mint egy turbina például.

Ekkor a csövedben sok folyadékot kell egységnyi idő alatt átvinni, vagyis nagy áramlási sebességed lesz. A folyadék és az álló cső között ekkor nagyon nagy súrlódásod (pontosabban közegellenállásod) lesz, ami nagy veszteséget jelent, méghozzá a sebességgel négyzetesen növekszik.

Persze növelheted a cső keresztmetszetét, ezzel csökken az ellenállás, a súrlódás, de van egy értelmes gazdasági határod, mennyi lehet a cső keresztmetszete, nagyobbat túl drága alkalmazni. Plusz a kétszer nagyobb keresztmetszet csak kb. fele akkora ellenállást fog jelenteni, míg a sebességgel meg négyzetesen nő az ellenállás.

Ezért választhatod azt az alternatívát, hogy maradsz a vékony csőnél, de olyan szivattyúval hajtod, ami kis folyadéksebességet produkál, de nagy nyomáson. A fele akkora áramlási sebesség negyedakkora közegellenállással fog haladni. Persze ekkor másmilyen motor is kell, amit hajt, olyan, amit nem az áramlási sebesség, hanem a nyomás tud hatékonyan hajtani, például dugattyús motor.

Hasonló a játék az áramtovábbításnál. Kis feszültségen nagy áram nem jó, mert a veszteség CSAK az áramerősségtől és az ellenállástól függ, kétszer akkora áramnál négyszeres veszteséggel, mert az arány négyzetes. Növelheted a vezeték keresztmetszetét, ami az ellenállást csökkenti, de kétszer akkora keresztmetszet csak a felére, az arány lineáris. És persze akkor sokkal több vezető anyag kell, a kábel meg drága.

Ehelyett maradsz a vékony kábelnél, nagy feszültséggel hajtasz rajta kis áramot, tizedakkora áramerősség századakkora veszteséget fog jelenteni. A feszültség meg lehet "akármekkora", az nem növeli a veszteséget. Itt csakis az a határ, hogy a magas feszültség kisebb távolságról képes "áthúzni" a nullpotenciálhoz, vagyis jó távol kell vinned a talajtól és a földelt elemektől a vezetékedet. Nem véletlenül vannak olyan magasan a nagy távolságú áramvezetékek.

És persze te az elektromos teljesítményt akarod átvinni, ami a feszültség és áramerősség szorzata. Ugyanazt a teljesítményt átviheted ezredakkora áramerősséggel és ezerszeres feszültséggel, a négyzetes arány miatt az ezredakkora áram ezerszer ezer, azaz milliószor kisebb ellenállás-veszteséget jelent.

Pofátlanul lecsökkentheted olyan kicsire a vezeték keresztmetszetet, hogy épp ne szakadjon el a saját súlyától, ha ehhez negyedére csökkentetted a keresztmetszetet, ez esetben ugyanazt a teljesítményt kétszer akkora feszültségen és negyedakkora áramon át tudod vinni anélkül, hogy nőne a veszteséged.

Remélem tiszta így és remélem nem lő le egy fizikus sem a sántító hidromotoros analógia miatt. :D

Bocsánat, elírás:

"ugyanazt a teljesítményt kétszer akkora feszültségen és negyedakkora áramon át tudod vinni anélkül, hogy nőne a veszteséged"

"feleakkora áramerősségen" kellett volna ott állnia, a veszteség csökken négyzetesen a negyedére, ami a négyszer akkora ellenállással produkál azonos veszteséget.