Sexl Physik 7, Schulbuch

121 | 4 Generatoren in großen E-Werken liefern 3-Phasen- wechselstrom bei Leistungen von etwa 3 x 300 MW. Der Rotor mit der Magnetspule dreht sich innerhalb des Stators mit 3000 Umdrehungen pro Minute. In den drei Spulen des Stators werden Wechselspannungen von 25000 V bei hohen Stromstärken induziert. Welche Stromstärken ergeben sich für jede der drei Phasen? Welche Probleme ergeben sich aus diesen Spannungen und Stromstärken? In den Statorspulen und der Magnet- spule fließen beträchtliche Ströme und erzeugen Wär- me. Forsche nach, wie das Kühlproblem gelöst wird. 5 Für die dekorative Beleuchtung in Wohnungen, Geschäf- ten und Ausstellungen werden Halogenstrahler mit 12- V-Betriebsspannung verwendet. Oft werden die Zulei- tungen nichtisoliert offen geführt. Welche Gefahren entstehen dadurch und welche nicht? Sind die Zulei- tungsdrähte aus ästhetischen, mechanischen oder elek- trischen Gründen wesentlich dicker als Leitungsdrähte im 230-V-Haushaltsnetz? 6 Zur Stromversorgung von 12-V-Halogenleuchten dienen Transformatoren oder immer häufiger elektronische Netzgeräte. Recherchiere den Aufbau und die Vor- und Nachteile dieser Geräte. 7 Die Ohm’schen Verluste bei der Übertragung elektri- scher Energie über weite Strecken sinken, je höher die Spannung ist. Trotzdem ist die thermische Belastung von Freileitungskabeln bei hoher Übertragungsleistung (z. B. 1 GW bei 400 kV) beträchtlich. Was bedeutet dies für die Kabel? Informiere dich, welche weiteren Verluste besonders bei hohen Wechselspannungen auftreten, so dass Fernleitungen über mehrere 100 km unwirtschaft- lich werden. Informiere dich, wofür und wie Hochspan- nung-Gleichstrom-Übertragungen (HGÜ) konzipiert sind und eingesetzt werden. 8 Recherchiere, welche Arten von Gezeitenkraftwerken es gibt. Wie können Meeresströmungen und Meereswellen energetisch genutzt werden? 9 Wie funktionieren Solarzellen? Wie kann man Solar- strom in das öffentliche Netz einspeisen? Informiere dich über die technischen Voraussetzungen. Wäre die direkte Verwendung von Gleichstrom praktikabel? HALBLEITER 1 Leuchtdioden (LEDs und OLEDs) werden zunehmend als Leuchtmittel für die Raumbeleuchtung eingesetzt. Da- für ist meist weißes Licht nötig. Finde heraus, wie wei- ßes Licht erzeugt wird! Welche Vor- und Nachteile hat der Einsatz von LEDs als Raumbeleuchtung? 2 So genannte Datenspeicher dienen zur Speicherung verschiedenster Daten. Dabei unterscheidet man zwi- schen nichttechnischer und technischer Speicherung. Finde heraus, was man unter diesen Begriffen versteht und welche Arten der technischen Speicherung es gibt (inkl. Beispiele). 3 Durch Beschleunigungssensoren in Smartphones erge- ben sich viele neue Anwendungsmöglichkeiten. So wer- den durch Bewegen des Handys selbst z. B. Steue- rungsbefehle gegeben. Finde heraus, wie so ein Sensor funktioniert bzw. welche Physik dahinter steckt! ELEKTROMAGNETISCHE SCHWINGUNGEN UND WELLEN 1 Beschreibe den Vorgang in einem elektromagnetischen Schwingkreis während einer vollen Schwingung und stelle zusätzlich den Verlauf der Kondensatorspannung in Abhängigkeit der Zeit grafisch dar. Erkläre, wie man in einem Schwingkreis ungedämpfte Schwingungen erzeu- gen kann! 2 Beschreibe die Ablösung elektromagnetischer Wellen von einem Dipol in eigenen Worten. 3 Computertomografie und Röntgenbilder stellen zwei un- terschiedliche Wege der Darstellung des Inneren unse- res Körpers dar. Wodurch unterscheiden sich die beiden Verfahren, was ist ihnen gemeinsam? Bei welcher Unter- suchung ist die Strahlenbelastung für den menschlichen Körper größer? Begründe deine Antworten. 4 Wieso sollten bei Schwangeren keine Röntgenaufnahmen gemacht werden? Wieso ist aber hingegen eine Ultra- schalluntersuchung unbedenklich? Begründe deine Ant- worten! 5 Erkundige dich über die Funktionsweise von Scannern auf Flughäfen. Welche unterschiedlichen Arten gibt es? Welche physikalischen Prinzipien stecken hinter den ein- zelnen Technologien? 6 In einem Schwingkreis können ungedämpfte Schwin- gungen mittels Rückkopplung erzeugt werden. Eine Möglichkeit dazu stellt die Meißner’sche Rückkopplungs- schaltung dar. Erkundige dich über die Funktionsweise dieser Schaltung und entwirf den Versuchsaufbau eines entsprechenden Experiments dazu. 7 Erkundige dich, was die Ozonschicht mit der Filterung von UV-Strahlung zu tun hat, wie diese funktioniert und welche Probleme ein Ozonloch verursacht. 8 Finde heraus, welche Schutzmechanismen gegen UV- Strahlung die Haut im Laufe der Entwicklungsgeschichte des Menschen entwickelt hat (Pigmentierung, Hautdik- ke). Was bedeuten die (auf S. 109) genannten Informa- tionen für die Benutzung von Solarien? 9 Die Weiterleitung von Daten über das Internet basiert auf so genannten Internetprotokollfamilien, welche die Adressierung und den Datenaustausch zwischen ver- schiedenen Computern und Netzwerken regeln. Das Pro- tokoll, in welchem die weltweit eindeutige Adressierung von Rechnern festgelegt wird, heißt Internetprotokoll (IP). Informiere dich über die IP-Adressen und stelle ein Handout für Internetuser zusammen. 10 Ein Navigationsgerät ist ein kleiner Computer, der einen GPS-Empfänger enthält. Damit wird vom Gerät die aktu- elle Position ermittelt. Mittels Karten, die auf einer Spei- cherkarte gespeichert sind, können Wegbeschreibungen angegeben werden. Erkundige dich über die Informati- onsübermittlung via GPS (General Positioning System) und die zurzeit möglichen Einsatzbereiche. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv