Ar­beits­blatt: Kopp­lung von Ge­ne­ra­to­ren

Kom­pe­ten­zen:

Vor­aus­set­zun­gen:

3.2.5 (3) Span­nung als An­trieb

3.2.5 (5) Schal­tungs­auf­bau mit Hilfe einer Schalt­skiz­ze

3.2.5 (6) Strom­stär­ke und Span­nung mes­sen

3.2.5 (7) Rei­hen- und Par­al­lel­schal­tun­gen

Ziele:

• Span­nung als Po­ten­zi­al­dif­fe­renz
• Po­ten­zi­al­fär­be­re­geln
• Ohm‘sches Ge­setz an­wen­den
• Span­nung als Ur­sa­che für Strom
• Strom­rich­tung ab­hän­gig von Po­ten­zi­al­dif­fe­renz
• Schal­tun­gen von Span­nungs­quel­len

Pro­blem­stel­lung:

Unter wel­chen Be­din­gun­gen fließt Strom aus einer zwei­ten, par­al­lel ge­schal­te­ten Span­nungs­quel­le zu einem „Ver­brau­cher“?

Dazu der fol­gen­de Ver­such:

Zwei „Dy­na­mot“-Ge­ne­ra­to­ren mit Kur­beln wer­den gemäß der Ab­bil­dung über je eine rote LED (Light Emis­si­on Diode) an eine Glüh­lam­pe (6V/0,05A) an­ge­schlos­sen.

1. Un­ter­su­che zu­nächst nur, ab wel­cher Span­nung eine LED an­fängt, deut­lich zu leuch­ten. Plane dazu ein Ex­pe­ri­ment zu­sam­men mit der An­ga­be der be­nö­tig­ten Ge­rä­te.

   Aber Ach­tung: Durch eine leuch­ten­de LED darf kein grö­ße­rer Strom als 30 mA flie­ßen, an­de­ren­falls geht sie ka­putt!

2. Baue den Ver­such ggf. gemäß der obi­gen Ab­bil­dun­gen auf. Bei der Schal­tung wird zu­nächst nur der linke „Dy­na­mot“ ge­ra­de so stark ge­dreht, dass so­wohl die linke LED als auch die Glüh­lam­pe leuch­ten.
3. Dann wird der rech­te „Dy­na­mot“ immer stär­ker ge­kur­belt.

Auf­ga­ben 1

1. Kenn­zeich­ne zu b) die Lei­tungs­ab­schnit­te hohen Po­ten­zi­als mit roter und die mit dem Po­ten­zi­al 0 V mit blau­er Farbe. Ab­schnit­te mit an­de­ren Wer­ten kön­nen grüne Farbe be­kom­men.

2. Be­schrei­be zu b), unter wel­chen Um­stän­den die rech­te LED an­fängt zu leuch­ten.

3. Be­rech­ne, wie viel grö­ßer die Span­nung des rech­ten „Dy­na­mots“ als die vom lin­ken dazu sein muss.

4. Ver­än­de­re das Ex­pe­ri­ment so, dass du deine Be­rech­nun­gen über­prü­fen kannst.

5. Er­läu­te­re, was das für den Be­trieb eines Kraft­werks be­deu­tet, das zu einem be­reits lau­fen­den zu­ge­schal­tet wird und die „Ver­brau­cher“ eben­falls mit Strom ver­sor­gen soll.

Ver­such 2

Öffne das Pro­gramm YENKA (Cro­co­di­le Phy­sics) und baue die Schal­tung gemäß der Ab­bil­dung aus 2 Span­nungs­quel­len, 2 rote LEDs, 1 Glüh­lam­pe, 1 Wi­der­stand 100 Ω, 2 Schal­ter, 2 Volt­me­ter und 3 Am­pereme­ter auf. Öffne dazu im Menu die „Bau­stein­bi­blio­thek“ und dort den Ord­ner „Ana­log“.

Auf­ga­ben 2:

1. Mo­del­lie­re die Schal­tung so, dass du bei ge­schlos­se­nen Schal­tern zu­nächst den Wert der lin­ken Span­nungs­quel­le lang­sam ver­grö­ßerst. Be­schrei­be den je­wei­li­gen Ef­fekt auf die Strom­stär­ke durch die Lampe und auf die Hel­lig­keit der LEDs.

2. Er­läu­te­re, unter wel­chen Um­stän­den eine der LEDs ganz er­lischt bzw. ganz leuch­tet.

3. Er­läu­te­re, unter wel­chen Um­stän­den der rech­te Ge­ne­ra­tor (Dy­na­mot=Span­nungs­quel­le) zur Strom­ver­sor­gung der Glüh­lam­pe nur bei­tra­gen kann.

4. Ein Ge­ne­ra­tor 1 ver­sorgt einen „Ver­brau­cher“ mit elek­tri­scher En­er­gie. Um die­sen Ge­ne­ra­tor zur Hälf­te zu ent­las­ten soll ein zwei­ter Ge­ne­ra­tor dazu ge­schal­tet wer­den. Stel­le be­grün­det Ver­mu­tun­gen dazu auf, wel­che Span­nung am Ge­ne­ra­tor 2 dazu ein­ge­stellt wer­den muss.

Ar­beits­blatt: Kopp­lung von Ge­ne­ra­to­ren: Her­un­ter­la­den [docx][258 KB]

Wei­ter zu Lö­sun­gen