81 Ohne Energie geht nichts Wie entsteht Wechselspannung in Generatoren? Auf den Seiten 78–79 hast du den Elektromotor kennengelernt. Ein Elektromotor wandelt elektrische Energie in Bewegungsenergie um. Ein Generator macht das Gegenteil: Er wandelt Bewegungsenergie in elektrische Energie um. Dafür verwendet er Induktion. Ein schwingender Elektronenstrom (Abb. 81.1) Verwende eine Spule (zB 1 200 Windungen) mit Eisenkern. Schließe sie an ein Zeiger-Amperemeter (zB 3 mA Gleichstrom, Mittelstellung) an. Die Magnetpole eines drehbaren Magneten sollen sich knapp am Eisenkern vorbeibewegen. Beobachte den Ausschlag am Amperemeter. Was kannst du über den Elektronenstrom aussagen, wenn sich der Magnet langsamer oder schneller an der Spule vorbeidreht? Wenn sich ein Magnetpol am Eisenkern der Spule vorbeidreht, schlägt der Zeiger des Amperemeters in eine Richtung aus. Dreht sich der andere Magnetpol vorbei, schlägt der Zeiger in die andere Richtung aus. Die Elektronen des Drahtes in der Spule wechseln ständig die Richtung, sie schwingen hin und her – Wechselstrom. Im Haushalt schwingen die Elektronen in der Leitung 50-mal in der Sekunde hin und her. Der Haushaltsstrom hat eine Schwingungsfrequenz von 50 Hertz (Hz) (Abb. 81.2, Abb. 81.3). Recherchiere die Bedeutung von Generatoren für unser tägliches Leben. Wo werden sie verwendet, was wurde durch sie ermöglicht? Besprich die Ergebnisse mit deiner Sitznachbarin oder deinem Sitznachbarn. Durch Induktion in Generatoren von Kraftwerken erhalten wir den Wechselstrom für den Haushalt ( Seiten 84–85). Kleinere Generatoren findest du zB bei Fahrrädern. Ältere Fahrräder besitzen Seitenläuferdynamos, die am Reifen gedreht werden (Abb. 81.4). Neuere Nabendynamos sitzen in der Mitte des Vorderrades. In Autos wird der Generator als „Lichtmaschine“ bezeichnet (Abb. 81.5). Der Spinner-Generator (Abb. 81.6) Stärkere Scheibenmagnete (15 x 6 mm) werden mit Heißkleber an einem Fidget-Spinner befestigt. Die gleichen Magnetpole sind nach außen gerichtet. Eine längere Schraube wird durch die Öffnung des Kugellagers fixiert. Mit der Schraube wird der Spinner in einem Stativ fixiert. Beim Vorbeidrehen des Spinners an einer Spule (1 400 Windungen) mit Eisenkern kann eine rote LED zum Leuchten gebracht werden. V3 81.1 Ein schwingender Elektronenstrom 81.2 Bewegst du eine Glimmlampe, die mit 50 Hz Wechselspannung betrieben wird, so kannst du die Pole abwechselnd leuchten sehen. A2 Ein Generator wandelt Bewegungsenergie durch Induktion in elektrische Energie um. An den Spulen des Generators bewegen sich abwechselnd die Magnetpole eines Magneten vorbei. Dadurch schwingen Elektronen im Spulendraht hin und her. Es entsteht Wechselstrom. M Frequenz (f) = 50Hertz (Hz) 1 Schwingung dauert 1/50s N S N S N S N S N S U t von U und I von U und I Zunahme Abnahme Abnahme Zunahme 81.3 Schaubild des 230-V-Wechselstroms im Haushalt. Dreht sich ein Magnetpol an der Spule vorbei, so entsteht die größte elektrische Spannung – je nach Magnetpol in unterschiedliche Richtungen. A3 LV1 81.5 Die „Lichtmaschine“ versorgt das Auto mit Elektrizität. 81.4 Aufbau eines Fahrrad-Generators („Dynamo“) Reibrad Magnet Spule mit Eisenkern Kabel 81.6 Der Spinner-Generator LED Film a4hu6q Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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