Physik verstehen 4, Schulbuch

47 Elektrizität bestimmt unser Leben  Lernzielkontrolle 11, Seite 89 3. Wie ist ein Generator für Wechselstrom aufgebaut? Prinzip eines Wechselstrom-Generators (Abb. 47.1) Eine Spule mit Eisenkern wird an ein Zeiger-Amperemeter (3mA =) ange- schlossen. Stelle einen drehbaren Stabmagneten so dazu, dass sich seine Pole knapp über dem Eisenkern der Spule im Kreis bewegen können. Versetze den Stabmagneten in Drehung und beobachte das Messgerät. Welche Änderungen kannst du an der Zeigerbewegung erkennen? Wenn sich bei V3 ein Magnetpol dem Eisenkern mit der Spule nähert, schlägt der Zeiger des Amperemeters nach einer Richtung aus. Wenn sich der Magnetpol wieder weiterdreht, schlägt der Zeiger in die andere Rich- tung aus. So erkennen wir Wechselstrom (Wechselspannung). M Bei den meisten Generatoren dreht sich ein so genannter Läufer (mit Permanent- oder Elektromagneten) zwischen stillstehenden Induktionsspulen. 4. Wie funktioniert ein Wechselstrom-Generator? Bringe den Fahrrad-Generator in Schwung! (Abb. 47.3) Schließe zuerst ein Lämpchen (zB 3,8 V/0,07 A) und dann ein Zeiger-Volt- meter (100mV =, Zeiger in Mittelstellung) an einen Fahrrad-Generator an. Bewege das Reibrad zuerst langsam mit den Fingern und dann sehr rasch. Was kannst du beobachten? Wenn du bei V4 das Reibrad bewegst, dreht sich im Inneren des Fahrrad- Generators der Läufer (Dauermagnet) und erzeugt in den Induktionsspulen eine Wechselspannung. Das Lämpchen leuchtet je nach Drehzahl langsamer oder schneller hintereinander auf. Der Zeiger des Voltmeters pendelt ebenfalls hin und her. So erkennen wir den erzeugten Wechselstrom mit geringer Frequenz. M An den Induktionsspulen des Generators bewegt sich abwechselnd ein Nord- und ein Südpol des Läufers vorbei. Dadurch ändern sich in jeder Spule dauernd Stärke und Richtung des Magnetfeldes. Das ergibt eine ständige Hin- und Herbewegung der Elektronen im Spulendraht. So entsteht Wechselspannung (Wechselstrom). Wechselstrom-Generatoren in Kraftwerken haben Induktionsspulen und statt der Dauermagnete Elektromagnete am Läufer. Für die Elektromagnete wird Gleichstrom verwendet, der von einem anderen Generator erzeugt wird (Abb. 47.4). V3 V4 47.1 Prinzip eines Wechselstrom-Genera- tors 47.3 Bringe den Fahrrad-Generator in Schwung! 47.5 Teile eines Fahrradgenerators (Dynamo) 47.6 Windbetriebene Generatoren 47.2 Schaubild eines 230-V-Wechselstro- mes: U und I werden pro Sekunde 100 Mal stark und erreichen wieder null. von U und I von U und I Frequenz ( f ) = 50 Hertz (Hz) 1 Schwingung (= 1 Periode) dauert 1/50 s U t Z u n a h m e A b n a h m e Z u n a h m e A b n a h m e Ständer Schleif- ringe Läufer 6−20 kV 47.4 Schema eines Generators mit Elektromagneten am Läufer Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv