Hallo Leute,
für eine Präsentation brauche ich dringend den Zusammenhang zwischen
Spulen/ Transformatoren/ Umwandlern und deren "Nutzen" in einem
Notebook/ Handy. Es soll für Schüler verständlich sein, womit ich wohl
beim Hauptproblem angekommen bin.
Ich habe mich mittlerweile durch alle möglichen Sorten von Artikeln
(bevorzugt Wikipedia) gewühlt, aber bin noch auf keine
zufriedenstellende Antwort gestoßen.
Was ich bisher herausgefunden habe (bitte korrigiert mich, wenn ich
irgendwo auf dem Holzweg bin):
- Eine Spule besteht aus einem leitenden Draht (meist Kupfer), der um
einen Kern (Luft oder Eisen) gewickelt ist. Wenn man Strom nun zeitlich
unterschiedlich durch die Spule jagt, baut sich ein sich zeitlich
änderndes Magnetfeld auf, welches Wechselspannung erzeugt (Induktion).
Zwei oder mehr Spulen bilden einen Transformator, der Spannung hoch oder
runtertransformieren kann. Je nach Qualität des Kerns und ob der Kern
selbst leitend ist, kommt es zu "Nebeneffekten", wie Wirbel, die wohl
ein zweites Magnetfeld erzeugen, die dann stören. Zudem erhitzt sich der
Kern (bei Eisen) und altert schnell(er). Darum "ummantelt" man diesen
oder besser, macht Schichten draus, die durch Nichtleiter getrennt sind.
Wird eigentlich auch der Kupferdraht ummantelt? Außerdem kann es zu
Störungen/ Energieverlusten durch die Ummagnetisierung des Kerns kommen.
- nehmen wir an, das Notebook läuft über Akku, bekommt also Gleichstrom.
Wozu brauche ich Wechselstrom in einem Notebook? Hat das was mit der
Datenverarbeitung zu tun (Nullen und Einsen)? Was genau braucht an einem
Notebook überhaupt Gleich-, was Wechselstrom? Reicht Gleichstrom nicht
aus?
- Sind Umwandler nur als "Trafo" im Notebook zu finden oder auch im
"Inneren"? Wo genau sitzen Umwandler (oder auch sonstige Spulensysteme)
genau in einem Standard-Notebook, falls ja (welches, ist mir völlig egal
- ich will bei den Schülern ohnehin keine Werbung machen)?
- Was genau passiert beim hoch-/ runtertransformieren? Gehen Teile im
Notebook kaputt, wenn der "richtige" Strom nicht so ankommt, wie er soll
(ich nehme an, ja, aber wodurch genau?)?
- Was hat es mit hohen Frequenzen und dem plötzlichen "Abfallen" der
Kerneigenschaften auf sich? Warum kann man nur bestimmte Kerne (wie
Luft) bei hohen Frequenzen nutzen?
Ich hoffe, ich habe euch nicht mit zu vielen Fragen bombardiert, aber
ich hoffe, ihr könnt mir helfen!
Elektronik-noob schrieb:> Wird eigentlich auch der Kupferdraht ummantelt?
Ja. Dort verwendet man Kupferlackdraht mit besonders hitzebeständigem
Lack.
Elektronik-noob schrieb:> Wo genau sitzen Umwandler (oder auch sonstige Spulensysteme)> genau in einem Standard-Notebook
Auf der Inverter-Platine für die LCD-Hintergrundbeleuchtung.
Elektronik-noob schrieb:> für eine Präsentation brauche ich dringend den Zusammenhang zwischen> Spulen/ Transformatoren/ Umwandlern und deren "Nutzen" in einem> Notebook/ Handy. Es soll für Schüler verständlich sein, womit ich wohl> beim Hauptproblem angekommen bin.
Erkenntnis des Tages:
Umwandler braucht man da, wo man was umwandlen möchte.
Im elektrischen Sinne häufig z.B. die Spannung.
(VDC Gleichspannung, VAC Wechselspannung).
Netzanschluss 230 VAC
Akku ca 12 VDC
Prozessor 1,8 VDC
Festplatte 5 VDC
Hintergrundbeleuchtung 200 VAC
...
Es gibt also viele verschiede Spannungen im Notebook, die alle irgendwie
erzeugt werden müssen.
Dafür wird die Akkuspannung umgewandelt, bzw. bei Netzanschluss die
Netzspannung.
Sollst du auch noch erklären, wie so ein Umwandler funktioniert?
Speziell in Notebooks:
Spulen oder Drosseln dienen als Energiespeicher, um die Batteriespannung
(12V) auf die verschiedenen Betriebsspannungen (z.B. 3,3V) verlustarm
runter zu setzen (Schaltregler).
Speicherdrosseln haben eine hohe Güte (geringe Verluste).
Daneben sind Drosseln als Störfilter (EMV) im Einsatz. Sowohl, um die
CPU vor Störimpulsen zu schützen, als auch umgekehrt, um die Emission
der hohen Signalfrequenzen zu dämpfen.
Filterdrosseln haben eine geringe Güte (Bedämpfung der
Resonanzfrequenzen).
Trafos dienen der galvanischen Trennung von Anschlüssen, z.B.
Ethernetanschluß oder früher Modemanschluß.
Ältere Notebooks hatten noch nen Trafo für die Hochspannungserzeugung
der Leuchtstoffröhre.
Will man jetzt noch die einzelnen Funktionen näher erklären oder sogar
den Urschleim von Induktivitäten, müßte man mehrere Bücher schreiben.
Peter
Elektronik-noob schrieb:> Je nach Qualität des Kerns und ob der Kern> selbst leitend ist, kommt es zu "Nebeneffekten", wie Wirbel, die wohl> ein zweites Magnetfeld erzeugen, die dann stören.
Nicht nur das Magnetfeld stört, sondern auch die Tatsache, dass dieser
Strom im Kern Wärme erzeugt. Die Wicklungen heizen natürlich auch, aber
dass kann man nicht ganz vermeiden. Deswegen der Schichtaufbau des Kerns
um den Strom zu verhindern.
Elektronik-noob schrieb:> Gehen Teile im> Notebook kaputt, wenn der "richtige" Strom nicht so ankommt, wie er soll> (ich nehme an, ja, aber wodurch genau?)?
Oft regelt man die Spannung, weil der Verbraucher keinen konstanten
Strom benötigt. Wenn die Spannung zu hoch wäre würde der Verbraucher
(wenn er nicht gesichert ist) zu viel Strom aufnehmen. Strom erzeugt in
einem System immer Wärme. (abzüglich der Energie die als Licht oder
Bewegung nach außer gelangt) Wenn die Wärmeenergie nicht vollständig
über die Gehäuseoberfläche oder einen Luftstrom durch das Gerät
abgeführt werden kann, steigt die Temperatur. Wenn die Bauteile zu heißt
werden verglühen sie mehr oder weniger spektakulär.
Peter Dannegger schrieb:> Spulen oder Drosseln dienen als Energiespeicher
Diesen Satz kann man vielleicht missverstehen, darum meine Ergänzung:
Man Schickt im einen Moment mit einer Spannung Energie in die Spule.
Im nächsten Moment erzeugt die gespeicherte Energie eine
kleinere/größere Spannung. Drum auch der Name Schaltregler: man schalten
die Spule ein und aus.
Elektronik-noob schrieb:> Was hat es mit hohen Frequenzen und dem plötzlichen "Abfallen" der> Kerneigenschaften auf sich?
Die hohen Frequenzen sorgen unter anderem für kleine und damit leichte
Trafos. Das ist besonders in Handys/Notebooks sehr nützlich.
Am besten sieht man das an einem Beispiel:
Nimm mal einen 500W Ringkerntrafo in die Hand, und danach ein 500W
PC-Netzteil.
datenrichtung schrieb:> Drum auch der Name Schaltregler: man *schalten*> die Spule ein und aus.
schalte_t_
Sorry, LED's, Standart und Wiederstand reichen mir.
Damit habt ihr mir alle sehr geholfen, vielen Dank!
Dann wühle ich mich mal durch den angegebenen Link und versuche die
Neuerungen mit reinzubauen. Ein paar Tage habe ich zum Glück noch... ;)
