Ar­beits­blatt: Kopp­lung von Ge­ne­ra­to­ren – Lö­sun­gen

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.

   

   Im Bei­spiel ganz oben rechts hat der obere An­schluss der Glüh­lam­pe ein Po­ten­zi­al von 5,09 V. Da beide Span­nungs­quel­len am po­si­ti­ven Pol das Po­ten­zi­al von 7 V haben, leuch­ten beide LEDs. Beide Ge­ne­ra­to­ren lie­fern die glei­che Strom­stär­ke. Zu­sam­men sind das 25,5 mA.

   Im Bei­spiel links hat der obere An­schluss der Glüh­lam­pe ein Po­ten­zi­al von etwa 5,13 V. Da die rech­te Span­nungs­quel­le am po­si­ti­ven Pol das Po­ten­zi­al von 7 V hat, liegt eine Span­nung von 1,87 V an der rech­ten LED. D.h. sie leuch­tet nur sehr schwach. Daher be­trägt die Strom­stär­ke vom rech­ten Ge­ne­ra­tor auch nur noch 3,2 mA. Der linke Ge­ne­ra­tor muss die Haupt­last tra­gen und lie­fert 22,5 mA.

   Im Bei­spiel rechts ist dies noch deut­li­cher. Damit liegt an der rech­ten LED eine Span­nung von 1,72 V, d.h. sie leuch­tet nicht. D.h. der rech­te Ge­ne­ra­tor lie­fert gar kei­nen Strom mehr.

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

   Wenn die Span­nung an der LED klei­ner wird als etwa 1,85 V, er­lischt diese voll­stän­dig. D.h. der Po­ten­zi­al­un­ter­schied zwi­schen dem po­si­ti­ven Pol der je­wei­li­gen Span­nungs­quel­le und dem obe­ren An­schluss der Glüh­lam­pe muss min­des­tens 1,85 V be­tra­gen. D.h. am po­si­ti­ven Pol der Span­nungs­quel­le muss das Po­ten­zi­al min­des­tens 1,85 V höher sein als am ge­mein­sa­men obe­ren An­schluss der Glüh­lam­pe.

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

   Nur wenn er an­nä­hernd die glei­che Span­nung auf­bringt wie der linke Ge­ne­ra­tor.

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.

   Sind die Lei­tungs­wi­der­stän­de gleich groß, muss der zwei­te Ge­ne­ra­tor die glei­che Span­nung lie­fern wie der erste.

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

Wei­ter zu Kopp­lung von Kraft­wer­ken