Ar­beits­blatt: Ge­ne­ra­tor unter Last

Kom­pe­ten­zen:

Vor­aus­set­zun­gen:

3.2.3 (2) En­er­gie­über­tra­gungs­ket­ten

3.2.4 (3) Elek­tro­mo­tor

3.2.5 (5) Schal­tungs­auf­bau mit Hilfe einer Schalt­skiz­ze

3.2.5 (6) Strom­stär­ke und Span­nung mes­sen

3.2.5 (7) Rei­hen- und Par­al­lel­schal­tun­gen

3.2.5 (8) P=U•I und P = ΔE/Δt

3.3.2 (5) elek­tro­ma­gne­ti­sche In­duk­ti­on

Ziele:

• Elek­tro­mo­tor als Ge­ne­ra­tor ver­wen­den u. u.
• Leer­lauf­span­nung eines Ge­ne­ra­tors hängt ab von der Dreh­fre­quenz
• Ab­ge­ge­be­ne Leis­tung des Ge­ne­ra­tors hängt ab von der Strom­stär­ke durch den an­ge­schlos­se­nen „Ver­brau­cher“ und der er­zeug­ten Span­nung.
• Ab­ge­ge­be­ne Leis­tung hängt ab von dem elek­tri­schen Wi­der­stand des „Ver­brau­chers“.
• Die Dreh­fre­quenz muss bei glei­cher Ab­ga­be­leis­tung er­höht wer­den, wenn sich der elek­tri­sche Wi­der­stand des „Ver­brau­chers“ ver­rin­gert.

Pro­blem­stel­lung:

Wie ver­hält sich ein Ge­ne­ra­tor im „Leer­lauf“, wenn ein „Ver­brau­cher“ zu­ge­schal­tet wird?

Ver­such 1

Ein „Dy­na­mot“ wird als Motor (M) in einer Höhe von etwa 60 cm an einem Sta­tiv be­fes­tigt. Auf der Achse des „Dy­na­mot“ ist eine Schnur­rol­le mit Schnur be­fes­tigt. An die Schnur wird ein Mas­sen­stück so ge­hängt, dass es ge­ra­de auf der Tisch­flä­che steht. Der Schal­ter S ver­bin­det zu­nächst den Motor mit einer Span­nungs­quel­le, so dass das Mas­sen­stück um ca. 50 cm an­ge­ho­ben wird. Dann wird der Schal­ter um­ge­legt, so dass die Glüh­lam­pe (4 V/0,04 A) mit M ver­bun­den ist. Das Mas­sen­stück be­wegt sich dann nach unten und dreht die Mo­tor­ach­se. Dar­auf­hin fängt die Lampe an zu leuch­ten.

Auf­ga­ben 1

1. Be­schrei­be die je­wei­li­ge Rolle des „Dy­na­mots“ in die­sem Ver­such.
2. Be­schrei­be die je­wei­li­gen En­er­gie­über­tra­gungs­ket­ten.
3. Er­set­ze die Glüh­lam­pe durch eine mit einem klei­ne­rem Wi­der­stand z. B. 7 V/ 0,4 A und führe den Ver­such er­neut aus. Be­schrei­be die Un­ter­schie­de.

Ver­such 1

Ein „Dy­na­mot“ (D) mit Kur­bel wird gemäß der Ab­bil­dung zu­nächst im Leer­lauf be­trie­ben. Ver­su­che zu­nächst durch Dre­hen der Kur­bel, eine mög­lichst große Span­nung am Volt­me­ter (V) zu er­rei­chen.

Schal­te dann nach­ein­an­der die par­al­lel ge­schal­te­ten Glüh­lam­pen (7 V/ 0,4 A) hinzu.

Auf­ga­ben 2

1. Be­schrei­be deine Be­ob­ach­tun­gen mit einem je-desto-Satz.
2. Be­schrei­be, was du tun musst, um alle Glüh­lam­pen je­weils nor­mal hell leuch­ten zu las­sen.
3. Stel­le eine Ver­mu­tung auf, durch wel­che Än­de­rung an der Schal­tung die Dre­hung am „Dy­na­mot“ am schwie­rigs­ten wird.
4. Er­klä­re mit Hilfe der For­mel für die elek­tri­sche Leis­tung, dass bei drei Glüh­lam­pen deut­lich stär­ker an der Kur­bel ge­dreht wer­den muss, um die Lam­pen nor­mal hell leuch­ten zu las­sen.

Ar­beits­blatt: Ge­ne­ra­tor unter Last: Her­un­ter­la­den [docx][70 KB]

Wei­ter zu Kraft­wer­ke bei Be­las­tung