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.

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