Ein 20:1-Transformator macht aus fünf Ampere ein Viertelampere

Bei Gleichstrom tut ein Transformator gar nichts

Das ganze Gerät funktioniert, weil ein sich änderndes Magnetfeld in der zweiten Wicklung eine Spannung induziert; ein gleichbleibender Strom erzeugt ein gleichbleibendes Feld, das nichts induziert. Schließe einen Netztransformator an eine Batterie gleicher Spannung an, und die Primärwicklung verhält sich wie das, was sie physikalisch ist — eine lange Spule aus dünnem Draht mit sehr geringem Widerstand — und zieht jeden Strom, den die Batterie liefern kann, bis etwas nachgibt. Das ist der praktische Grund, warum ein Transformator zum Wechselstrom gehört und warum Gleichstromsysteme stattdessen Schaltwandler brauchen, die ein wechselndes Feld erst elektronisch erzeugen, bevor sie denselben Trick nutzen können.

Das ideale Gleichgewicht wird nie ganz erreicht

Sechzig Watt hinein und sechzig hinaus setzen einen idealen Transformator voraus; ein wirklicher verliert einige Prozent an Wicklungswiderstand und an Erwärmung des Eisenkerns. Die Kernverluste sind selbst ohne angeschlossene Last da — deshalb ist ein leerlaufend eingesteckter Transformator warm und verbraucht Leistung ohne Zweck. Der Wirkungsgrad hängt zudem von der Last ab: Nahe seiner Nennleistung ist ein Transformator meist am besten, während einer, der ein Zehntel seiner Auslegung liefert, einen weit größeren Anteil des Aufgenommenen verschwendet. Jede allein aus dem Übersetzungsverhältnis berechnete Zahl ist daher eine Obergrenze für das, was die Sekundärseite liefern kann, kein Versprechen.

Häufige Fragen

Lässt sich derselbe Transformator rückwärts nutzen?

Elektrisch ist die Physik symmetrisch — speise 12 Volt in die 12-Volt-Wicklung, und auf der anderen Seite erscheinen 240 — die Bauweise ist es nicht. Die Niederspannungswicklung besteht aus dickem Draht mit wenig Isolation, weil sie nie 240 Volt halten sollte, und die Hochspannungsseite ist dünner Draht, der den Strom einer umgekehrten Beschaltung nicht führen kann. Geräte, die dafür gebaut sind, etwa Trenntransformatoren mit gleichen Wicklungen, sagen das; alles andere rückwärts betrieben verlässt den Bereich, für den seine Isolation ausgelegt wurde, und die Ausfallart ist keine sanfte.

Warum wird Strom mit Hochspannung übertragen?

Weil der Verlust in einem Kabel vom Quadrat des Stroms abhängt und der Transformator die Wahl des Stroms erlaubt. Eine gegebene Leistung bei zwanzigfacher Spannung zu senden bedeutet ein Zwanzigstel des Stroms, und ein Zwanzigstel des Stroms verheizt im selben Leiter ein Vierhundertstel. Dieses eine Verhältnis erklärt, warum Fernübertragung mit Hunderttausenden Volt arbeitet und auf dem Weg zum Haus mehrfach heruntertransformiert wird — und es macht den Transformator wohl zum folgenreichsten Stück Elektrotechnik des neunzehnten Jahrhunderts.