Ar­beits­blatt: Kopp­lung von Kraft­wer­ken – Lö­sun­gen

Auf­ga­ben 1:

1. Be­schrei­be die Be­ob­ach­tun­gen. Gehe hier­bei auf die Werte der Mess­ge­rä­te und auf die Dreh­fre­quenz der Kupp­lung ein.

   Jedes Mal, wenn eine Lampe dazu ge­schal­tet, dreht der Motor (M) - ohne dass nach­ge­re­gelt wird - lang­sa­mer. Wei­ter steigt da­durch der Strom vom Ge­ne­ra­tor von 0,2 A auf schließ­lich 0,35 A und die Ge­ra­tor­span­nung nimmt von 3,8 V auf etwa 1,6 V ab.

2. Er­klä­re, warum der Strom vom Kraft­werk zu­neh­men muss, wenn die zwei­te Glüh­lam­pe dazu ge­schal­tet wird.

   Da der Wi­der­stand der Par­al­lel­schal­tung klei­ner wird, soll­te auch ein dop­pelt so gro­ßer Strom flie­ßen. Die Strom­stär­ke nimmt aber we­ni­ger zu, da die Span­nung sinkt. Weil das Kraft­werk eine kon­stan­te Leis­tung bringt, muss das Pro­dukt P=U∙I gleich blei­ben und daher muss die Span­nung sin­ken, wenn die Strom­stär­ke steigt.

3. Er­läu­te­re, warum dann aber die Dreh­fre­quenz der Ge­ne­ra­to­r­ach­se klei­ner wer­den muss.

   Die am Ge­ne­ra­tor er­zeug­te Span­nung steigt mit der Dreh­fre­quenz. Sinkt die Span­nung, sinkt auch die Dreh­fre­quenz.

Auf­ga­ben 2:

1. Er­klä­re, warum dabei der Kraft­werks­strom zu den Lam­pen ab­nimmt.

   Die So­lar­zel­le wirkt hier als ge­kop­pel­ter Ge­ne­ra­tor und lie­fert Strom an die Lam­pen, so­lan­ge durch die Be­leuch­tung eine hin­rei­chend große Span­nung an der So­lar­zel­le er­zeugt wird.

2. Er­läu­te­re den Ef­fekt der „Ent­las­tung“ des Kraft­werks durch die zu­ge­schal­te­te So­lar­zel­le.

   Da­durch, dass die Strom­stär­ke vom Ge­ne­ra­tor zu den Lam­pen wie­der klei­ner wird, steigt wegen der kon­stan­ten Leis­tung des­sen Span­nung wie­der an und damit auch die Dreh­fre­quenz.

3. Be­schrei­be, wel­che Ef­fek­te man ver­mut­lich durch eine Be­schat­tung der So­lar­zel­le hätte.

   Eine Be­schat­tung würde die er­zeug­te Span­nung an der So­lar­zel­le stark ver­klei­nern, so dass der Ge­ne­ra­tor sogar noch zu­sätz­lich be­las­tet würde.

4. Dis­ku­tie­re mög­li­che Pro­ble­me der En­er­gie­ver­sor­gung von Haus­hal­ten durch das Zu­schal­ten von Solar- oder auch Wind­kraft­wer­ken.

5. Er­läu­te­re, wie man die von der So­lar­zel­le ge­lie­fer­te En­er­gie spei­chern könn­te.

Ar­beits­blatt: Kopp­lung von Kraft­wer­ken: Her­un­ter­la­den [docx][225 KB]

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