Big Bang 7, Schulbuch

Grundlagen der Elektrotechnik 27 RG 7.1 G 7.1 Kompetenzbereich Elektrodynamik 7 Die Leistung von Elektromotoren kann extrem unter- schiedlich sein, vom Motor einer Spielzeug-Lok mit einigen wenigen Watt bis zu dem einer Taurus-Lok mit sagenhaften 6,4 Millionen Watt ( F5 ). Ihre Leistung entspricht der von etwa 10 F1-Boliden oder 170 Smarts. Im Straßenverkehr werden Elektromotoren in Zukunft hoffentlich eine größere Rolle spielen, etwa bei den umweltschonenden Elektro- Autos. Info: Energie-Rückgewinnung Zusammenfassung Ein Generator wandelt mechanische in elektrische Energie um, indem eine Spule im Magnetfeld rotiert oder ein Magnet in der Nähe von Spulen. Ein Elektromotor wandelt elektrische Energie in mechanische um, indem man durch eine Spule im Magnetfeld Strom schickt. Wenn man Elek- tromagnete verwendet, spricht man vom dynamo-elektri- schen Prinzip. Energie-Rückgewinnung Strom im Magnetfeld erzeugt eine Leiter-Bewegung. So funktionieren Motoren ! Eine Leiter-Bewegung im Magnet- feld erzeugt Strom. So funktionieren Generatoren ! Motoren und Generatoren arbeiten also genau umgekehrt und sind sehr ähnlich aufgebaut. Das siehst du sehr gut, wenn du Abb. 27.5, S. 5 und Abb. 27.9, S. 6 miteinander vergleichst. Man nutzt das bei der sogenannten Energierückgewinnung ( Rekuperation ) bei Elektroautos aus (Abb. 27.13). Dabei setzt man beim Bremsen und Bergabfahren den Elektromotor als Generator ein, der die Batterie – teilweise – wieder auflädt. Ein Teil der Energie geht aber leider unwiderruflich als Wärme verloren. i Abb. 27.13: Prinzip der Energie-Rückgewinnung (Rekuperation) Z 27.2 Zitternde Elektronen Die Leistung des Wechselstroms Die Leistung des Gleichstroms lässt sich einfach berechnen. Beim Wechselstrom ist es komplizierter, vor allem dann, wenn sich auch Spulen und Kondensatoren im Stromkreis befinden. Wie viele Elektronen fließen jährlich durch Österreichs Haushalte ( F8 )? Gar keine, weil es sich um Wechselstrom handelt. Er hat eine Frequenz von 50 Hz, das macht also 50 Perioden pro Sekunde (siehe Typenschild Abb. 27.15 und Abb. 27.16, S. 8). Die Elektronen ändern somit 100-mal pro Se- kunde die Richtung. Wechselstrom fließt nicht, er zittert, und er hat einige Überraschungen parat. Fangen wir mit dem einfachsten Fall an, nämlich dem, dass sich im Wechselstromkreis ein Ohm’scher Widerstand befindet, also zum Beispiel eine Glühlampe. Nach dem Was versteht man unter Kapazität und Induktivität? Lies nach in Kap. 25.6 und 26.3, „Big Bang 6“. Was versteht man unter dem Ohm’schen Widerstand? Wie berechnet man die Leistung des Gleichstroms. Wenn du die maximale Spannung messen könntest, die zu einer x-beliebigen Zeit in der Steckdose herrscht – also zum Beispiel gerade jetzt, würdest du feststellen, dass diese a) 230V oder b) 325V beträgt? Kannst du deine Antwort begründen? Was denkst du, wie viele Elektronen jährlich ungefähr durch Österreichs Haushalte fließen: a) 10 20 , b) 10 30 , c) 10 40 , d) noch viel, viel mehr, e) gar keine Manche Plattenspieler haben am Rand seltsame senkrechte Striche (Abb. 27.14), mit deren Hilfe man die exakte Drehzahl einstellen kann. Wie funktioniert das genau? Abb. 27.15 zeigt das Typenschild eines Elektromotors. Was bedeuten die markierten Anzeigen? F6 W2 F7 S1 F8 S2 F9 E1 Abb. 27.14: Am Rand des Plattentellers befinden sich zwei Reihen von Strichen, um die Dreh- zahl richtig einzustellen. F10 Abb. 27.15: Das Typenschild eines Elek- tromotors Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv