PHYSIKALISCHES SCHULVERSUCHSPRAKTIKUM I
PHYSIKALISCHES SCHULVERSUCHSPRAKTIKUM I
PHYSIKALISCHES SCHULVERSUCHSPRAKTIKUM I
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
WS 02 / 03<br />
<strong>PHYSIKALISCHES</strong><br />
<strong>SCHULVERSUCHSPRAKTIKUM</strong> I<br />
Motor - Generator<br />
(Unterstufe)<br />
1. Versuch: 21.11.2002<br />
2. Versuch: 28.11.2002<br />
Protokoll: 29.11.2002<br />
Korrektur: 7.1.2003<br />
Adelheid Denk<br />
9955832 412 / 406
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Inhaltsverzeichnis: ………..Seite 2<br />
1…………….Aufgabenstellung ………..Seite 3<br />
Was will ich erreichen?<br />
2…………….Theoretische Grundlagen für den Lehrer ………..Seite 5<br />
3…………….Arbeiten mit dem Motor ……......Seite 32<br />
4…………….Wie erkläre ich den Stoff? ………..Seite 43<br />
5…………….Tafelbild ………..Seite 43<br />
6…………….Folien ………..Seite 43<br />
7…………….Versuche ………..Seite 43<br />
7.a…..Zeit<br />
7.b…..Versuchsanordnungen<br />
7.c…..Versuchsdurchführung<br />
7.d…..Theoretischer Hintergrund<br />
8……………..Experimentelle Schwierigkeiten ………..Seite 53<br />
9……………..Medien ………..Seite 54<br />
10................Was diktiere ich ins Heft? ………..Seite 54<br />
11 …………..Anmerkungen: ………..Seite 54<br />
Kritiken und Verbesserungsvorschläge<br />
12…………...Anhang: ………..Seite54<br />
Literaturverzeichnis ………..Seite 55<br />
26.10.2002 2 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
1. Aufgabenstellung<br />
Die Aufgabenstellung bestand darin, einen Motor bzw. Generator mit Hilfe der<br />
Elektrolehrmaschinen selbst herzustellen.<br />
Von den empfohlenen Experimenten wurden folgende Versuche von uns<br />
ausgewählt, durchgeführt und ausgewertet:<br />
Generator mit Permanentmagnet:<br />
o Wechselstromerzeugung (*)<br />
o Gleichstromerzeugung (*)<br />
Generator mit Elektromagnet:<br />
o Außenpolgenerator (*)<br />
o Innenpolgenerator (*)<br />
Selbsterregter Gleichstrom – Generator, Dynamoelektrisches Prinzip:<br />
o Hauptschlussgenerator<br />
o Nebenschlussgenerator<br />
Elektromotor mit Permanentmagnet:<br />
o Der einfache Gleichstrommotor (*)<br />
o Der selbst anlaufende Gleichstrommotor (*)<br />
Hauptschlussmotor:<br />
o Versuch 1<br />
o Versuch 2<br />
Nebenschlussmotor:<br />
o Versuch 1<br />
o Versuch 2<br />
Modell eines Synchronmotors:<br />
o Versuch 1<br />
o Versuch 2<br />
Drehstromgenerator:<br />
o Versuch 1<br />
26.10.2002 3 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Bemerkung: Bei diesem Themengebiet ist es sehr schwierig, die Versuche in Unter-<br />
und Oberstufe zu unterteilen. Laut Lehrplan (Realgymnasium) wäre dieses Thema<br />
für die 4. bzw. 6. Klasse vorgesehen. In der Unterstufe liegt jedoch der Schwerpunkt<br />
auf dem Gebiet Magnetismus. Dazu kann man sehr viele, kleinere Handversuche<br />
durchführen (die aber nicht zu unserem Aufgabengebiet gehörten!), Motoren und<br />
Generatoren werden jedoch nur als Anwendungsgebiete erwähnt. Es gibt in der<br />
Unterstufe nur sehr wenige, durchführbare Versuche mit den Versuchsmotoren.<br />
Wir haben uns deshalb darauf geeinigt, dass ich in diesem Protokoll nur die mit (*)<br />
gekennzeichneten Versuche abhandeln werde. (Bei ihnen ist an ein Durchführen in<br />
der Unterstufe denkbar.) Zum Ausgleich findet man in diesem Protokoll dafür mehr<br />
Theorie und vor allem die notwendigen Hintergrund- und Zusatzinformationen.<br />
(Stromerzeugung und Versorgung,… etc.)<br />
Die restlichen Versuche finden sich im Protokoll der Oberstufe.<br />
(vgl. Protokoll: Motor & Generator (Oberstufe): Lindenbauer Edith)<br />
Was will ich erreichen? (Was sollen die Schüler lernen)<br />
Auszug aus dem Lehrplan für die 4. Klasse (AHS – Unterstufe):<br />
Elektrizität bestimmt unser Leben:<br />
Ausgehend von Alltagserfahrungen sollen die Schülerinnen und Schüler ein immer<br />
tiefer gehendes Verständnis von technischer Erzeugung und Konsum von<br />
Elektroenergie gewinnen.<br />
- Einsicht in den Zusammenhang zwischen elektrischer und magnetischer<br />
Energie gewinnen; Permanentmagnet und Elektromagnet; elektromagnetische<br />
Induktion;<br />
- grundlegendes Wissen über Herstellung, Transport und „Verbrauchû<br />
elektrischer Energie erwerben (Generator und Transformator);<br />
- Gefahren des elektrischen Stromflusses erkennen und Sicherheitsbewusstes<br />
Handeln erreichen;<br />
26.10.2002 4 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
- Einsichten in Funktionsprinzipien technischer Geräte aus dem<br />
Interessensbereich der Schülerinnen und Schüler gewinnen (Elektromotor).<br />
Folgerung: Lernziele:<br />
o Magnete<br />
o Magnetfelder<br />
o Stromfluss bewirkt ein Magnetfeld<br />
o Die Bewegung eines stromdurchflossenen Leiters im Magnetfeld<br />
o Änderung des Magnetfeldes bewirkt Spannung (Induktion)<br />
o Drehstrom<br />
o praktische Anwendungen:<br />
o Motor<br />
o Generator<br />
o Elektrizitätsversorgung Österreichs + Zusatzinformationen<br />
2. Theoretische Grundlagen für den Lehrer<br />
Grundlagen:<br />
Magneten werden vielfältig verwendet, z.B. als Kompass mit Magnetnadel,<br />
oder als magnetische Pinwand.<br />
Da Magneteisenstein in der Natur vorkommt, spricht man von einem<br />
natürlichen Magneten. Man kann einen Magneten aber auch künstlich<br />
herstellen.<br />
Magnete ziehen Gegenstände aus Eisen, Nickel oder Kobalt an und halten<br />
sie fest, man nennt diese Stoffe ferromagnetische Stoffe. (lat. ferrum =<br />
Eisen, ferromagnetisch = ähnliche magnetische Eigenschaften wie Eisen)<br />
Ungleichnamige Pole ziehen einander an, gleichnamige stoßen einander<br />
ab.<br />
26.10.2002 5 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Stoffe, die wie Stahl dauernd (über längere Zeit) magnetisch bleiben,<br />
werden als hartmagnetisch bezeichnet. Stoffe, die wie Weicheisen<br />
vorübergehend magnetisch sind, werden als weichmagnetisch bezeichnet.<br />
Aus hartmagnetischen Werkstoffen werden Dauer- oder<br />
Permanentmagneten hergestellt. (lat. permanere = andauern)<br />
Jedes Teilstück eines Magneten ist ein Magnet. Man denkt sich<br />
ferromagnetische Stoffe aus Elementarmagneten bestehend.<br />
Magnetisieren bedeutet ein Ausrichten der Elementarmagneten.<br />
26.10.2002 6 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Beim Glühen verliert ein Magnet seinen Magnetismus, er wird<br />
entmagnetisiert. Auch durch Erschütterungen kann ein Magnet<br />
entmagnetisiert werden.<br />
Weicheisen ist magnetisch, solange sich ein Magnet in der Nähe befindet.<br />
Man spricht von magnetischer Influenz.<br />
Ein Magnet besitzt in seiner Umgebung ein magnetisches Feld. Dieses<br />
kann durch magnetische Feld- oder Kraftlinien anschaulich gemacht<br />
werden. Magnetische Feldlinien sind geschlossene Linien. Sie verlaufen<br />
außerhalb des Magneten vom Nord- zum Südpol, innerhalb des Magneten<br />
vom Süd- zum Nordpol.<br />
Je dichter die magnetischen Feldlinien beisammen liegen, desto stärker ist<br />
das magnetische Feld. Das magnetische Feld wird mit zunehmender<br />
Entfernung vom Magneten schwächer.<br />
Eisen verdichtet die magnetischen Feldlinien. Das magnetische Feld wird<br />
in Eisen verstärkt und in Luft geschwächt.<br />
Luft, Papier, Holz, Kupfer, Messing, Glas u.a. lassen die magnetischen<br />
Feldlinien durch. Mit Eisen kann man magnetische Feldlinien abschirmen.<br />
Versuch von Christian Oersted 1820:<br />
26.10.2002 7 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Ein elektrischer Strom erzeugt ein Magnetfeld.<br />
Ein stromdurchflossener Leiter ist von einem Magnetfeld umgeben. Dieses<br />
ist umso stärker, je größer die Stromstärke ist.<br />
Die magnetischen Feldlinien sind bei einem geraden Leiter konzentrische<br />
Kreise. Sie liegen in Ebenen senkrecht zum Leiter.<br />
Mit zunehmender Entfernung vom Leiter nimmt die Stärke des<br />
magnetischen Feldes ab.<br />
Korkenzieherregel:<br />
26.10.2002 8 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Ein Gesetz, das den Zusammenhang zwischen der Stromrichtung und der<br />
Feldlinienrichtung eines stromführenden Leiters ausdrückt. Die Richtung<br />
der Feldlinien wird durch den Drehsinn eines Korkenziehers angegeben,<br />
den man sich in der Stromrichtung in den Leiter gebohrt denkt.<br />
Rechte Hand Regel:<br />
Die Rechte-Hand-Regel dient zur Klärung des Zusammenhanges zwischen<br />
Strom- und Feldrichtung bei einem elektrischen Leiter bzw. einer<br />
stromdurchflossenen Spule.<br />
1. Ablenkung einer Magnetnadel: Der Daumen der rechten Hand zeigt die<br />
Richtung der Ablenkung des Nordpoles der Magnetnadel an, wenn die<br />
Fingerspitzen in die technische Stromrichtung weisen und der Draht<br />
über der Magnetnadel verläuft.<br />
26.10.2002 9 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
2. Bestimmung des Nordpoles einer stromdurchflossenen Spule: Umfasst<br />
man die Spule mit der rechten Hand so, dass die Fingerspitzen in die<br />
technische Stromrichtung weisen, dann zeigt der ausgestreckte<br />
Daumen in die Richtung des Nordpoles.<br />
Das Magnetfeld, das einen geraden Leiter umgibt, ist sehr schwach.<br />
Wickelt man einen längeren Draht schraubenförmig auf, so erhält man eine<br />
Spule. Bei einer Spule liegen viele Leiter nebeneinander. Bei mehreren<br />
Windungen addieren sich die Wirkungen. Es ist daher zu erwarten, dass<br />
das Magnetfeld wesentlich stärker ist als das eines einzelnen Leiters.<br />
26.10.2002 10 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Eine stromdurchflossene Spule besitzt ein Magnetfeld mit einem Nord- und<br />
Südpol wie ein Stabmagnet.<br />
Die Polung einer Spule: Umfasst man die Spule so mit der rechten Hand,<br />
dass die Fingerspitzen in die technischer Stromrichtung weisen, dann zeigt<br />
der ausgestreckte Daumen in die Richtung des Nordpols der Spule.<br />
Das Magnetfeld einer Spule ist umso stärker, je größer die Stromstärke ist<br />
und je mehr Windungen bei gleicher Länge vorhanden sind.<br />
Eine praktische und technisch häufige Anwendung des Magnetfeldes einer<br />
Spule ist der Elektromagnet: Eine stromdurchflossene Spule mit einem<br />
Weicheisenkern.<br />
Eine Spule mit Weicheisenkern besitzt ein viel stärkeres Magnetfeld als<br />
eine Spule ohne Weicheisenkern, weil die Elementarmagneten des<br />
26.10.2002 11 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Weicheisenkerns ausgerichtet werden. Dadurch wird das Magnetfeld der<br />
Spule verstärkt.<br />
Ein Elektromagnet mit geschlossenem Eisenkern besitzt ein viel stärkeres<br />
Magnetfeld als ein gleichartiger Elektromagnet mit nicht geschlossenem<br />
Eisenkern.<br />
Eine Drehspule im Magnetfeld:<br />
Die stromdurchflossene Spule besitzt einen Nord- und einen Südpol. Die Pole des<br />
Dauermagneten und die Pole der Spule üben eine Kraft aufeinander aus. Infolge<br />
dieser Kraft verdreht sich die Spule, bis sich ungleichnamige Pole gegenüberliegen.<br />
Man spricht von Totlage. Diese Totlage überwindet die Spule aber von selbst, denn<br />
infolge ihrer Trägheit dreht sie sich etwas darüber hinaus. Doch die Anziehungskräfte<br />
zwischen den ungleichnamigen Polen zwingen die Spule in die Totlage zurück. Polt<br />
man den Strom in dem Augenblick um, in welchem die Spule die Totlage erreicht hat,<br />
stehen einander plötzlich gleichnamige Magnetpole gegenüber. Die<br />
Abstoßungskräfte bewirken, dass sich die Spule weiterdreht.<br />
Das Umpolen erfolgt durch den Stromwender oder Kommutator. Dieser besteht aus<br />
einem Zylinder mit zwei voneinander isolierten Metallsegmenten, an die die Enden<br />
der Spule leitend angeschlossen sind. Auf den Metallsegmenten schleifen die so<br />
genannten Bürsten, die meist aus Kohle bestehen und mit den Stromzuleitungen<br />
26.10.2002 12 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
verbunden sind. Nach jeder halben Umdrehung der Spule wird umgepolt. Solange<br />
Strom fließt, dreht sich die Spule. Dieses Versuchsgerät ist ein einfacher<br />
Gleichstrommotor.<br />
Der Gleichstrommotor:<br />
Das Magnetfeld der Drehspule und damit die Kraftwirkung werden wesentlich<br />
verstärkt, wenn die Spule einen Eisenkern enthält. Die Spule mit Eisenkern und<br />
Kommutator heißt Anker.<br />
26.10.2002 13 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Fließt Strom durch die Ankerspule, so erzeugt diese Spule ein Magnetfeld.<br />
Ist der Anker in Totlage, so läuft der Motor nicht von selbst an. Der Anker muss<br />
angestoßen werden. Daher besitzt der Anker eines Elektromotors mehrere Spulen,<br />
die gegeneinander versetzt sind. Damit erreicht man ein gutes Anlaufen und einen<br />
gleichmäßigen Lauf.<br />
Elektromotoren besitzen fast immer anstelle des Dauermagneten einen<br />
Elektromagneten. Dieser Magnet wird als Feldmagnet bezeichnet. Die Spule des<br />
Feldmagneten heißt Feldspule. Nur bei Kleinmotoren ist der Feldmagnet ein<br />
Dauermagnet.<br />
Ankerspule und Feldspule werden an dieselbe Stromquelle angeschlossen. Werden<br />
die beiden Spulen in Reihe geschaltet, so spricht man von einem<br />
Hauptschlussmotor. Bei Parallelschaltung erhält man einen Nebenschlussmotor.<br />
Hauptschlussmotor:<br />
Anker und Feldmagnet werden hintereinander geschaltet.<br />
Vorteil: schnelles, kräftiges Anziehen.<br />
Nachteil: Drehzahl hängt stark von Belastung ab.<br />
Verwendung: elektrische Strassenbahn, elektrische Bahn, Motoren für Aufzüge und<br />
Kräne, Kleinmotoren im Haushalt.<br />
Nebenschlussmotor:<br />
26.10.2002 14 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Anker und Feldmagnet werden parallel zueinander geschaltet.<br />
Vorteil: auch bei großer Belastung stets gleich bleibende Drehgeschwindigkeit.<br />
Verwendung: Werkzeugmaschinen, Hobel, Drehbänke, usw.<br />
Der Gleichstrommotor mit Feldspule kann auch mit Wechselstrom betrieben werden.<br />
Er heißt daher Universalmotor. Ankerspule und Feldspule werden immer gleichsinnig<br />
vom Strom durchflossen. Daher ändert sich die Drehrichtung beim Umpolen der<br />
Stromquelle nicht.<br />
Ein freibeweglicher stromdurchflossener Leiter wird in einem Magnetfeld normal zur<br />
Stromrichtung und normal zu den elektrischen Feldlinien bewegt.<br />
Der Elektromotor ist eine der wichtigsten Anwendungen des Elektromagnetismus.<br />
Die wesentlichen Teile eines Gleichstrommotors sind der Anker (Läufer oder Rotor),<br />
der Stator (der feststehende Teil) und der Kommutator, der die Änderung der<br />
Stromrichtung im Anker bewirkt.<br />
Allstrommotoren können entweder mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom betrieben<br />
werden.<br />
Der Läufer:<br />
Der drehbare Teil des Motors, der Läufer, besteht aus einer Spule, die über einen<br />
Eisenkern gewickelt ist. Schleifringe am Läufer ermöglichen mittels Schleifkontakten<br />
den Anschluss an eine Gleichstromquelle, z.B. eine Batterie. Der Läufer ist also ein<br />
Elektromagnet aus zwei Spulen und einem an den Enden abgerundeten Eisenkern.<br />
Wenn die Spulen Strom führen, bilden sich an den Rundungen Magnetpole aus; auf<br />
der einen Seite ein Nordpol, auf der anderen Seite ein Südpol. Eine Umkehrung der<br />
Stromrichtung bewirkt, dass die Pole ihre Plätze tauschen.<br />
26.10.2002 15 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Der Stromwender:<br />
Der Stromwender besteht aus zwei voneinander isolierten Halbringen, den<br />
Schleifringen, an die jeweils ein Anschluss der Spule gelötet ist. Durch<br />
Schleifkontakte ist der Leiterkreis mit der Stromquelle geschlossen.<br />
Die Schleifringe bewirken, dass nach einer halben Drehung die Stromrichtung in der<br />
Spule umgekehrt wird. Dabei werden die Magnetpole des Läufers vertauscht. Dieses<br />
Umpolen wiederholt sich bei jeder weiteren Halbdrehung. Insgesamt erfährt der<br />
Läufer dadurch Kräfte immer nur in eine Richtung.<br />
Praxisbezug:<br />
Den ersten brauchbaren Elektromotor baute 1834 der Deutsche Moritz<br />
Hermann von Jacobi.<br />
Elektromotore im Haushalt: Staubsauger, Mixer, Küchengeräte, Fön,<br />
Kompressorkühlschrank, Rasierapparat, Heizlüfter, usw.<br />
Elektromotore in der Werkstatt: praktisch alle Werkzeugmaschinen werden<br />
durch Elektromotore angetrieben: Bohrmaschinen, Fräsmaschinen,<br />
Schleifmaschinen, Drehbänke, usw.<br />
Elektromotore bei Spielwaren: elektrische Eisenbahn und elektrische Autos,<br />
usw.<br />
Elektromotore in Fahrzeugen: Elektrofahrzeuge sind mit Elektromotoren<br />
angetriebene Schienen-, Strassen-, und Wasserfahrzeuge. Die Stromzufuhr<br />
kann dabei von außen über Fahrdraht oder Schiene (Elektrolokomotive,<br />
elektrische Bahnen, Oberleitungsbusse) oder aus mitgeführten<br />
Stromspeichern erfolgen (Elektroauto, Bahnhoftransporter, Hubstapler).<br />
Während die U-Bahn und die Strassenbahn mit Gleichstrom betrieben<br />
werden, benutzen die ÖBB Wechselstrom.<br />
Das Drehspulmessgerät.<br />
26.10.2002 16 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Eine Drehscheibe befindet sich im Feld eines Dauermagneten. Mit der Drehspule<br />
verbunden ist ein Zeiger, der die Drehung der Spule anzeigt. Fließt Strom durch die<br />
Spule, dann dreht sie sich, bis sie die Totlage erreicht. (vgl. Elektromotor)<br />
Damit die Drehung von der Stromstärke abhängig ist, verbindet man die Drehspule<br />
mit zwei Spiralfedern. Diese üben eine Rückstellkraft auf die Drehspule aus und<br />
bilden zugleich die Stromzuführung zur Spule. Je mehr sich die Spule verdreht, desto<br />
stärker werden die Spiralfedern gespannt und desto größer ist die Rückstellkraft. Das<br />
heißt: Eine große Verdrehung erfordert eine große magnetische Kraftwirkung, also<br />
eine große Stromstärke in der Spule.<br />
Die Drehrichtung hängt von der Stromrichtung ab.<br />
Das Drehspulmessgerät ist nur für Gleichstrom geeignet. Es kann nur dann für<br />
Wechselstrom verwendet werden, wenn dieser vorher „gleichgerichtetû wird.<br />
Nach dem Abschalten des Stromes wird die Drehspule durch die Spiralfeder in die<br />
Ausgangslage zurückgedreht. Um ein starkes und gleichmäßiges Magnetfeld zu<br />
erhalten, befindet sich innerhalb der Spule ein feststehender Weicheisenkern. Das<br />
Drehspulmessgerät ist deshalb nur für sehr kleine Stromstärken (mA) geeignet.<br />
Mit dem Drehspulmessgerät kann man auch Spannungen messen, da die<br />
Stromstärke in der Spule durch eine bestimmte Spannung verursacht wird.<br />
Induktion:<br />
Befindet sich eine Leiterschaukel in einem Magnetfeld, so bewegt sie sich, wenn der<br />
Strom ein- oder ausgeschaltet wird. Dabei ist der elektrische Strom die Ursache für<br />
26.10.2002 17 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
die Bewegung im Magnetfeld. Man kann Ursache und Wirkung aber auch<br />
vertauschen: Michael Faraday entdeckte 1831 diese Art der Spannungserzeugung:<br />
Durch die Bewegung eines Leiters im Magnetfeld wird eine elektrische Spannung<br />
induziert. Diese Spannung heißt Induktionsspannung, der von ihr hervorgerufene<br />
Strom Induktionsstrom.<br />
Man nennt dieses Prinzip das Induktionsprinzip: Ändert sich das Magnetfeld in der<br />
Spule, entsteht zwischen den Spulenanschlüssen eine elektrische Spannung, eine<br />
Induktionsspannung (lat. inducere = hineinführen). Die induzierte Spannung<br />
verursacht in einem geschlossenen Leiterkreis einen Stromfluss.<br />
Die in einer Spule induzierte Spannung ist umso größer, je rascher sich das<br />
Magnetfeld in der Spule ändert, je mehr Windungen die Spule besitzt und je stärker<br />
das Magnetfeld ist.<br />
Beispiele für Anwendungen sind einfache Sprechanlagen oder die Datenspeicherung<br />
auf Magnetbändern.<br />
Der Generator:<br />
Die Induktion in Spulen wird in der Elektrotechnik zur maschinellen Erzeugung von<br />
Spannungen und damit von Strömen genutzt. Maschinen, die mechanische Energie<br />
in elektrische Energie umwandeln, heißen Generatoren (lat. = Erzeuger).<br />
Die Änderung der Anzahl der magnetischen Feldlinien innerhalb der Leiterschleife<br />
hat eine Induktionsspannung zur Folge. Nach jeder halben Drehung kehrt sich - von<br />
der Leiterschleife aus gesehen – die Richtung der magnetischen Feldlinien und damit<br />
die Richtung des Induktionsstromes um. Wir erhalten als einen Strom, der seine<br />
Richtung periodisch wechselt, einen Wechselstrom.<br />
26.10.2002 18 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Wie bei einem Elektromotor wird der feststehende Teil des Generators Stator, der<br />
sich drehende Teil Läufer oder Rotor genannt.<br />
Bei hohen Spannungen tritt bei der Stromabnahme an den Schleifringen eine starke<br />
Funkenbildung auf. Diese kann man verhindern, in dem man statt den Leiterschleifen<br />
das Magnetfeld rotiert. Man verlegt daher die Induktionsspulen in den Stator und die<br />
Spulen zur Erzeugung des Magnetfeldes in den Rotor. Dieser rotierende<br />
Elektromagnet heißt auch Polrad. Durch diese Anordnung wird es möglich, dass die<br />
induzierte Wechselspannung ohne Schleifringe direkt an den Enden der unbewegten<br />
Wicklungen des Stators abgenommen werden kann. Die Regelung der Spannung<br />
erfolgt durch Änderung der Stärke des rotierenden Magnetfeldes. Die Frequenz des<br />
Wechselstromes hängt von der Drehzahl des Läufers ab.<br />
Die für den rotierenden Elektromagnet notwendige Gleichspannung wird meistens<br />
von einem eigenen Gleichstromgenerator erzeugt. Sie ist verhältnismäßig niedrig und<br />
kann daher ohne wesentliche Funkenbildung über Schleifringe zugeleitet werden.<br />
26.10.2002 19 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
In wirklichen Generatoren ist die Leiterschleife durch eine oder mehrere Spulen mit<br />
Eisenkern ersetzt. Anstelle eines Feldmagneten gibt es eine oder mehrere<br />
Feldspulen.<br />
Es gibt zwei Arten von Generatoren: Außenpol- und Innenpolgeneratoren.<br />
In einem Außenpolgenerator sind die magnetischen Pole außen angeordnet, im<br />
Inneren dreht sich die Induktionsspule. Es ist aber auch die umgekehrte Anordnung<br />
möglich: Im Inneren dreht sich der Läufer mit den Feldspulen, während die<br />
Induktionsspulen außen am Stator angebracht sind. Da sich die Pole des Läufers an<br />
den Spulen des Ständers vorbeidrehen, ändert sich die Stärke des Magnetfeldes im<br />
Inneren dieser Spulen ständig. Es wird Spannung induziert.<br />
Ein Beispiel für einen Wechselstromgenerator ist der Fahrraddynamo. Seine<br />
Wicklungen sind auf einem Anker angebracht, der sich im Feld eines starken<br />
Permanentmagneten dreht. Die Enden der Wicklungen werden zu Schleifringen<br />
geführt, von denen der Strom über Bürsten aus Kohle abgenommen wird. Es gibt<br />
aber auch Dynamos, bei denen ein Dauermagnet rotiert und der Wechselstrom an<br />
den Spulen des Stators abgenommen wird.<br />
Gewinnung und Transport elektrischer Energie:<br />
Fakten:<br />
26.10.2002 20 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Im langjährigen Mittel steigt der Verbrauch an elektrischer Energie in<br />
Österreich jährlich um 2,5 bis 3 %.<br />
26.10.2002 21 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Wieviel der Verbrauch an elektrischer Energie in einem Jahr tatsächlich<br />
zunimmt, hängt von der Wirtschaftslage ab. Ist die Wirtschaftslage gut, steigt<br />
der Bedarf an elektrischer Energie rascher.<br />
Grundlast: Unter Grundlast versteht man die Mindestleistung, die dem<br />
Verbundnetz immer abverlangt wird.<br />
Spitzenlast: Die Spitzenlast ist der erhöhte Leistungsbedarf über die Grundlast<br />
hinaus.<br />
Kraftwerke:<br />
In allen Kraftwerken wird durch Generatoren mechanische Energie in elektrische<br />
Energie umgewandelt. Die einzelnen Kraftwerke unterscheiden sich nur in der Art der<br />
zugeführten Energie und der Bauweise der Turbinen, die die Drehbewegung für die<br />
Generatoren erzeugen.<br />
26.10.2002 22 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Je nach Art des Antriebes der Turbinen können die Kraftwerke in drei große Gruppen<br />
eingeteilt werden:<br />
Wasserkraftwerke: Der Antrieb der Turbinen erfolgt durch die Wasserkraft.<br />
Wärmekraftwerke oder kalorische Kraftwerke: Als Antrieb für die Turbinen wird<br />
Wasserdampf verwendet, zu dessen Herstellung Wärme notwendig ist. Diese Wärme<br />
wird durch Verbrennung von Kohle (Kohlekraftwerke), Heizöl (Ölkraftwerk) oder<br />
Erdgas (Gaskraftwerk) gewonnen.<br />
26.10.2002 23 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Kernkraftwerke: (Atomkraftwerke) arbeiten wie Wärmekraftwerke, nur wird die zur<br />
Dampfherstellung nötige Wärmemenge aus Kernprozessen gewonnen.<br />
Elektrische Energie lässt sich nicht in größeren Mengen speichern. Sei muss daher<br />
immer genau dann erzeugt werden, wenn sie benötigt wird. In Österreich dienen in<br />
erster Linie Flusskraftwerke und zweiter Linie Wärmekraftwerke (kalorische<br />
Kraftwerke) zur Gewinnung elektrischer Energie. Sie decken die Grundlast.<br />
Im Winter, wenn die Flüsse wenig Wasser führen, müssen verstärkt<br />
Wärmekraftwerke eingesetzt werden.<br />
Zur Abdeckung des über die Grundlast hinausgehenden Bedarfs an elektrischer<br />
Energie, der Spitzenlast, dienen Speicherkraftwerke. Bei einem Speicherkraftwerk<br />
wird Wasser hinter einer Schleuse gestaut. Da der Höhenunterschied zwischen dem<br />
Stausee und dem eigentlichen Kraftwerk möglichst groß sein soll, gibt es<br />
Speicherkraftwerke nur in gebirgigen Gegenden.<br />
26.10.2002 24 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
In allen Kraftwerken sind die Läufer der Generatoren mit Turbinenrädern verbunden.<br />
In Flusskraftwerken sind dies Kaplan – Turbinen, in Wärmekraftwerken<br />
Dampfturbinen. In Speicherkraftwerken mit einer geringen Fallhöhe verwendet man<br />
Francis – Turbinen, bei großer Fallhöhe verwendet man Pelton – Turbinen.<br />
Praxisbezug: Die Standortwahl<br />
Bei der Wahl eines Kraftwerk – Standortes sind verschiedene, zum Teil<br />
gegensätzliche Gesichtspunkte zu berücksichtigen. Wasserkraftwerke können<br />
beispielsweise nur an Orten errichtet werden, die sich für das Aufstauen eines<br />
fließenden Gewässers eignen. Um Transportkosten zu sparen, ist es sinnvoll,<br />
Kohlekraftwerke in der Nähe des Bergbaus, Ölkraftwerke in der Nähe der Raffinerien<br />
zu errichten. Vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit sollten Wärmekraftwerke nahe<br />
26.10.2002 25 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
an den Verbraucherstellen, also in der Nähe von Städten entstehen, vom Standpunkt<br />
des Umweltschutzes ist wegen der Umweltbelastung ein größerer Abstand<br />
wünschenswert.<br />
Besonders umstritten ist der Bau von Kernkraftwerken, da auch Länder, die selbst<br />
auf den Bau von Kernkraftwerken verzichten, sich durch Kernkraftwerke der<br />
Nachbarstaaten bedroht fühlen können.<br />
26.10.2002 26 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Welche Kraftwerke lässt man zu welcher Zeit laufen?<br />
Flusskraftwerke: in den Staustufen unserer Flüsse liefern sie ständig elektrische<br />
Energie ins Netz. Würden sie abgeschaltet, liefe das Flusswasser unnütz über das<br />
Wehr. Daher eignen sie sich zur Deckung der Grundlast.<br />
Die Menge der gewonnenen Energie ist von der jeweiligen Wassermenge der Flüsse<br />
abhängig, sie steigt bei Regen und Schneeschmelze und bei Trockenheit und Kälte<br />
nimmt sie ab.<br />
Der Wirkungsgrad ist sehr gut, er liegt bei 85 – 95 %.<br />
26.10.2002 27 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Wärmekraftwerke: werden mit Kohle, Heizöl oder Erdgas betrieben. Sie steuern<br />
sowohl zur Deckung der Grundlast (im Winter, wenn die Flüsse Niederwasser führen)<br />
als auch zur Spitzenlast bei. Ihre „Anfahrtszeitenû liegen im Stundenbereich.<br />
Wärmekraftwerke sind nicht so umweltfreundlich wie Wasserkraftwerke (Rauchgase),<br />
und auch der Wirkungsgrad ist um einiges schlechter:<br />
Wirkungsgrad bei Dampfturbinen 25 – 25 %<br />
Wirkungsgrad bei Gasturbinen 36 – 42 %<br />
Die Baukosten sind geringer, der Aufwand für Brennstoffe und Personal höher als bei<br />
den Wasserkraftwerken.<br />
Speicherkraftwerke: am Fuß von Stauseen im Hoch- oder Mittelgebirge (z.b. Kaprun)<br />
decken sie die Verbrauchsspitzen während der „Mittagsbergeû. Ihre Turbinen lassen<br />
sich nämlich innerhalb von Minuten von Leerlauf auf Höchstlast bringen. Schnelle<br />
Lasterhöhungen können deshalb besonders gut abgefangen werden.<br />
Speicherkraftwerke sind nicht dauernd in Betrieb. Wenn sie stillstehen, wird kein<br />
Wasser vergeudet; es bleibt für später im Stausee.<br />
Pumpspeicherkraftwerke: können überschüssige elektrische Energie speichern.<br />
Dabei wird zum Beispiel nachts von Flusskraftwerken erzeugte elektrische Energie,<br />
sogenannter „Nachtstromû, dazu verwendet, Wasser in hochgelegene Staubecken zu<br />
pumpen. Dieses Wasser steht dann tagsüber zusätzlich zur Verfügung: Aus billigem<br />
Nachtstrom wird teurer Tagstrom.<br />
Kernkraftwerke: sind mit Kernenergie betriebene Wärmekraftwerke. Die Wärme wird<br />
dabei nicht durch einen Verbrennungsvorgang, sondern durch Kernspaltung von<br />
Uran bzw. Plutonium in einem Reaktor gewonnen und zur Erzeugung von<br />
Wasserdampf verwendet. Der Wasserdampf treibt dann, genau wie bei einem<br />
Wärmekraftwerk, die Turbinen an.<br />
Außer Wärme entsteht aber bei der Kernspaltung auch noch eine für den Menschen<br />
sehr gefährliche Strahlung, die radioaktive Strahlung, die auch noch von den<br />
abgebrannten Brennelementen ausgesendet wird. Schutzmaßnahmen beim Bau von<br />
26.10.2002 28 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Kernkraftwerken und Vorsorge für die Lagerung des abgebrannten Reaktormaterials<br />
sind daher von größter Bedeutung.<br />
Weitere (mögliche) Energiequellen:<br />
Sonnenenergie, Windenergie, Erdwärme, Kleinkraftwerke (Abfälle, Stallmist, Stroh).<br />
Wozu braucht man Hochspannungsleitungen?<br />
In Haushalt und Industrie wird eine Spannung von 220 V oder 380 V verwendet.<br />
Die Spannung in Hochspannungsleitungen beträgt aber 110 000 V, 220 000 V oder<br />
sogar 380 000 V. Die riesige Stromstärke, die man benötigt, um den Leistungsbedarf<br />
z.b. einer Ortschaft abzudecken, würde sehr dicke Leitungsdrähte erfordern. Dicke<br />
26.10.2002 29 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Leitungen sind aber teuer, überdies würden sich die Leitungsdrähte stark erwärmen,<br />
was wiederum hohe Energieverluste bedeuten würde (Leitungsverluste).<br />
Wird die Leistung aber durch eine Hochspannungsleitung übertragen, ist die<br />
Stromstärke viel kleiner und damit sind auch die Leitungsverluste sehr viel geringer.<br />
In einem Umspannwerk neben dem Kraftwerk formen Transformatoren eine<br />
Niederspannung in eine Hochspannung um. Nun wird die elektrische Energie in das<br />
Verbrauchergebiet übertragen. Dort wird die Hochspannung in einem weiteren<br />
Umspannwerk in eine mittlere Spannung von 5 000 bis 30 000 V umgeformt. Von<br />
diesen aus erhalten die einzelnen Ortsnetze elektrische Energie mit den<br />
Spannungen 220 V und 380 V.<br />
Das Österreichische Verbundnetz:<br />
26.10.2002 30 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Da ständig Verbraucher ein – und ausgeschaltet werden, ändert sich die Belastung<br />
laufend. Die Leistungsabgabe eines Kraftwerkes kann aber nicht so einfach<br />
verändert werden. Ein Ausgleich zwischen Erzeugung und Verbrauch ist umso<br />
leichter möglich, je mehr Kraftwerke zusammengeschaltet werden. Dieser Ausgleich<br />
erfolgt in Österreich durch das Verbundnetz. Es besteht aus 220 000 V und 380 000<br />
V Leitungen. Unser Verbundnetz ist aber auch in das große westeuropäische<br />
Verbundnetz eingebunden. Weiters ist ein Stromaustausch mit dem osteuropäischen<br />
Verbundnetz möglich. Durch diesen internationalen Verbundbetrieb werden nicht nur<br />
Belastungsschwankungen ausgeglichen, es kann auch der plötzliche Ausfall eines<br />
großen Kraftwerkes verkraftet werden.<br />
Zu den Aufgaben der österreichischen Verbundgesellschaft gehören u.a. die<br />
Ermittlung des gegenwärtigen und zukünftigen Strombedarfs, der Ausgleich<br />
zwischen Erzeugung und Verbrauch des zur Verfügung stehenden Stromes im<br />
Verbundnetz, die Errichtung und der Betrieb von Verbundleitungen, Umspann- und<br />
Schaltwerken und Großkraftwerken.<br />
Rund die Hälfte der in Österreich benötigten Energie kann durch Laufkraftwerke<br />
gedeckt werden. Es sind dies, wie oben bereits erwähnt, Wasserkraftwerke ohne<br />
Speichermöglichkeit, in denen der Wasserzuschuss nur zum Zeitpunkt seines<br />
Anfalles ausgenützt wird. (z.B. Donaukraftwerke Ybbs-Persenbeug & Altenwörth)<br />
Die Leistungsfähigkeit von Laufkraftwerken ist Schwankungen unterworfen, da z.b.<br />
im Winter die Zuflüsse stark zurückgehen. Ungefähr ein Viertel des Bedarfs decken<br />
Wärmekraftwerke (z.b. Mellach, Dürnrohr oder Voitsberg). Die Erzeugung des für<br />
den Antrieb der Turbinen benötigten Dampfes erfolgt mit der beim Verbrennen von<br />
Kohle, Erdöl oder Erdgas freiwerdenden Wärme.<br />
Zur Deckung des zu bestimmten Zeiten, z.b. während der Morgen- und<br />
Abendstunden, auftretenden Spitzenverbrauches dienen die Speicherkraftwerke.<br />
Hierbei unterscheidet man zwischen Tages- und Wochenspeichern, die den<br />
Spitzenverbrauch während eines Tages bzw. einer Woche ausgleichen, und<br />
Jahresspeicherwerken, die die Anpassung an die jahreszeitlichen Schwankungen<br />
des Verbrauches ermöglichen. Beispiele für Kurzzeitspeicher sind ein Speicher des<br />
Speicherkraftwerkes Gerlos (Wochenspeicher) und die sogenannten<br />
Schwellkraftwerke (Schwabeck, Lavamünd an der Drau und Großraming an der<br />
26.10.2002 31 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Enns), die in Zeiten niedriger Wasserführung den nutzbaren Zufluss während einiger<br />
Stunden aufstauen, um anschließend kurzfristig eine höhere Leistung abgeben zu<br />
können.<br />
3. Arbeiten mit dem Motor<br />
Beschreibung des Geräts:<br />
Die Gerätesammlungen „Elektrolehrmaschinenû (ELM) dienen der einfachen und<br />
übersichtlichen Darstellung von Aufbau, Arbeits- und Wirkungsweise von<br />
Generatoren und Motoren. Mit verhältnismäßig wenigen und in ihrer Funktion leicht<br />
zu durchschauenden Einzelteilen lässt sich eine erstaunlich große Anzahl wertvoller<br />
Versuche durchführen, bei denen sich der Vorteil einer Modellmäßigen<br />
Vereinfachung mit großer Wirklichkeitstreue vereint. Die Anwendung physikalischer<br />
Vorgänge einerseits und die Arbeitsweise gebräuchlicher Maschinen in der Technik<br />
andererseits können gleichermaßen anschaulich demonstriert werden.<br />
Das Aufbauprinzip der ELM besteht darin, dass alle Einzelteile der aufzubauenden<br />
Maschinen an senkrecht stehenden Grundbrettern angebracht werden. Die folgende<br />
Aufstellung gibt einen Überblick über das vorhandene Zubehör:<br />
1. Das Grundbrett:<br />
26.10.2002 32 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Das Grundbrett besteht aus zwei rechwinkeligen miteinander verbundenen<br />
Holzplatten A und C, zugehörig sind 1 Bürstenbrücke und 6 Schrauben.<br />
Die kleinere, etwa 14 x 22 cm² große Platte A dient als Fuß, während die 22 x 23 cm²<br />
große Platte der Montage dient. An der Vorderseite der Montageplatte ist eine runde<br />
Eisenplatte E mit acht Gewindebohrungen zur Befestigung der Polschuhe mit<br />
Scheibenmagneten oder mit Spulen, sowie eine gehärtete, polierte Achse F von 8<br />
mm Ø zum Aufsetzen der Rotoren angebracht.<br />
Die vier Buchsenpaare D (Anschlussbuchsen) an der Vorderseite haben keine<br />
elektrischen Verbindungen innerhalb der Platte. Sie werden als Stütz- und<br />
Anschlusspunkte für Experimentierschnüre mit 4 mm Stecker verwendet. Das<br />
Einstecken ist sowohl von der Vorder- als auch von der Rückseite möglich.<br />
Die in den Schmalseiten vorhandenen Buchsen B (Lampenbuchsen) besitzen<br />
ebenfalls keine elektrischen Verbindungen nach innen. Sie werden zum Aufstecken<br />
der kleinen Glühlampenfassung auf das Brett benützt.<br />
26.10.2002 33 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Die Bürstenbrücke G aus Leichtmetall besitzt sowohl die Haltermöglichkeit für<br />
Bürsten, die an den Kollektor angreifen sollen (a und b), als auch für den Anschluss<br />
an die Schleifringe (c, d und e). Zum Befestigen an der Achse dient eine<br />
Rändelschraube.<br />
Die 6 vernickelten, ca. 35 mm langen Schrauben H werden für die Befestigung der<br />
Polschuhe mit Scheibenmagneten oder mit Spulen an der Frontplatte des<br />
Grundbrettes benützt.<br />
2. Das Zubehör zum Grundbrett:<br />
26.10.2002 34 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Das Zubehör zum Grundbrett umfasst Ölkännchen, Schraubenschlüssel,<br />
Glühlampenfassung, Glühlampen, Zentrierschraube und Tischklemme.<br />
Das Ölkännchen füllt man nach Abschrauben der Überwurfmutter und Umkehrung<br />
der Spitze mit Nähmaschinenöl.<br />
Der Schraubenschlüssel ist als Steckschlüssel für die Sechskantschrauben<br />
bestimmt.<br />
Die beiden Glühlämpchen dienen vorwiegend zum qualitativen Nachweis des<br />
erzeugten Stromes. Mit den Steckern wird die Fassung in den Lampenbuchsen B<br />
des Grundbrettes befestigt.<br />
Die Zentrierscheibe mit einem Durchmesser von 90,5 mm besteht aus Leichtmetall.<br />
Sie hat einen Rohransatz und zwei Grifflöcher. Für die einwandfreie Montage der<br />
Polschuhe ist sie unerlässlich.<br />
Die Tischklemme ist zur Befestigung des Grundbrettes an der Tischplatte dann<br />
erforderlich, wenn die aufgebaute Maschine mit mechanischer Kraft angetrieben<br />
wird.<br />
3. Die Bürste:<br />
Die Bürste ist eine Kohlebürste, die federnd in einen Isolierschaft eingesetzt ist. Sie<br />
besitzt ein ca. 25 cm langes Bürstenkabel mit einem 4 mm Bananenstecker.<br />
4. Die Scheibenmagnete:<br />
26.10.2002 35 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Die Scheibenmagnete bestehen aus in Kunstharze eingebetteten, modernen<br />
Magnetmaterialien. Der Nordpol ist durch einen roten Farbring gekennzeichnet.<br />
5. Die Spulen:<br />
Die Spulen befinden sich in einem Spulenkörper mit zwei isolierten<br />
Anschlussbuchsen. Von der roten Buchse aus betrachtet, ist der Wicklungssinn<br />
rechtslaufend, von der weißen Buchse aus dementsprechend linkslaufend, d.h. bei<br />
einer Verbindung der weißen Buchse mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle<br />
und der roten mit dem negativen Pol besitzt die Spule an der Anschlussseite einen<br />
magnetischen Nordpol.<br />
6. Die breiten Polschuhe ohne Ansatz:<br />
26.10.2002 36 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Zusammen mit den breiten Polschuhen ohne Ansatz werden die Scheibenmagnete<br />
am Grundbrett befestigt, sodass die Magnete an den geschliffenen Flächen der<br />
Polschuhe anliegen.<br />
7. Die breiten Polschuhe mit Ansatz:<br />
Die breiten Polschuhe mit Ansatz werden in Verbindung mit den Spulen entweder<br />
paarweise gegenüber angeordnet oder drei Stück werden um je 120° gegeneinander<br />
versetzt verwendet.<br />
8. Der Zweipolrotor:<br />
26.10.2002 37 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Der Zweipolrotor ist doppel – T – förmig und hat eine durchgehende Wicklung, deren<br />
Ende elektrisch sowohl mit den Schleifringen als auch mit den beiden<br />
Kollektorstegen verbunden ist. Der dritte Schleifring ist bedeutungslos und deshalb<br />
lackiert.<br />
9. Der Dreipolrotor:<br />
Der Dreipolrotor enthält drei Spulen in Dreiecksschaltung. Die Enden von zwei<br />
benachbarten Spulen sind immer gemeinsam an einen Schleifring und an einen<br />
Kollektorsteg gelegt.<br />
10. Außerdem: Der Trommelmotor:<br />
26.10.2002 38 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
und der Kurzschlussmotor:<br />
11. Die Drehfeldlasche:<br />
Die Drehfeldlasche ist ein Flacheisen mit einem Lager in der Mitte und zwei<br />
Gewindebohrungen. Mit Scheibenmagneten und Polschuhen ohne Ansatz kann ein<br />
mechanisch bewegtes Drehfeld geschaffen werden.<br />
26.10.2002 39 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
12. Handantrieb:<br />
Das Vorgelege mit Handantrieb kann bei allen Generatorversuchen zum Antreiben<br />
des Rotors benutzt werden.<br />
Mit Hilfe der Tischklemme wird das Vorgelege fest an einer Tischkante befestigt. Die<br />
zweistufige Riemenscheibe besitzt Freilauf für beide Richtungen. Über den<br />
zugehörigen Treibriemen wird die Riemenscheibe mit dem anzutreibenden Rotor<br />
verbunden.<br />
13. Das Demonstrationsdrehspulmessgerät:<br />
26.10.2002 40 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Handhabung:<br />
Die Achse des Grundbrettes soll erforderlichenfalls mit einem Lappen von<br />
eingedickten Ölrückständen befreit werden. Dann werden 1 – 2 Tropfen<br />
Nähmaschinenöl auf der Achse verteilt.<br />
Bei Generatorantrieb wird das Grundbrett mit Hilfe der Tischklemme auf seiner<br />
Unterlage befestigt. Die Riemenscheibe des Rotors und die des Antriebs müssen in<br />
einer Ebene liegen und zwar so, dass der Treibriemen parallel zur Montageplatte<br />
des Grundbrettes verläuft.<br />
Die Spannung des Treibriemens ist so zu wählen, dass der Rotor der<br />
Antriebsbewegung unverzüglich ohne Schlupf, aber auch ohne spürbaren<br />
Widerstand folgt.<br />
Die Montage der Polschuhe mit den Scheibenmagneten bzw. mit den Spulen darf<br />
nur bei aufgesetzter Zentrierscheibe erfolgen. Man schiebt diese mit ihrem<br />
zylindrischen Ansatz zur Grundplatte hin auf die Achse auf. Die Polschuhe werden<br />
mittels der zugehörigen Schrauben (Schraubenschlüssel benützen!) so befestigt,<br />
dass ein möglichst großer Teil ihres inneren Randes die Zentrierscheibe so fest<br />
26.10.2002 41 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
umschließt, dass diese nach beendeter Montage der Polschuhe mit spürbarem<br />
Widerstand von der Achse gezogen werden kann.<br />
Es ist notwendig, dass die Polschuhe verschiedene Polung haben, z.b. der obere<br />
einen Nordpol – der untere einen Südpol.<br />
Bei den Spulen erreicht man die entsprechende Polung mit diesen Schaltungen:<br />
Die empfindlichsten Teile der ELM, die Bürsten, müssen besonders sorgfältig<br />
behandelt werden. Grundsätzlich sollte man sie von Zeit zu Zeit erneuern und mit<br />
Schmirgelpapier glatt schleifen.<br />
26.10.2002 42 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
4. Wie erkläre ich den Stoff?<br />
Zu diesem Thema gibt es sehr viele, einfache Versuche, die auch für Schüler<br />
geeignet sind (Gebiet: Magnetismus). Zusätzlich bieten die ELM (sofern sie<br />
vorhanden sind) eine sehr gute Möglichkeit, den Schülern dieses Themengebiet<br />
plastisch näher zu bringen. Eine Möglichkeit sehe ich auch darin, dass sich zu dem<br />
Thema Generatoren / Motoren auch einige „lebendigeû Anschauungsmodelle (Wieso<br />
fährt ein Auto?) einbringen lassen.<br />
5. Tafelbild & 6. Folien<br />
Da kein Tafelbild gefordert wurde, werde ich in diesem Protokoll auch keines<br />
anführen, die Skizzen in diesem Protokoll (vgl. Versuche und Theoretische<br />
Grundlagen für den Lehrer) sollten die Vorbereitung aber etwas erleichtern.<br />
7. Versuche<br />
Zeit<br />
Hier ein kurzer Überblick über die durchgeführten Experimente und deren ungefähre<br />
Dauer. (Aufgelistet sind nur die Unterstufenversuche. Baut man die Versuche zum<br />
allerersten Mal auf, muss man mit min. + 10 min rechnen!)<br />
(ohne Aufbau / mit Aufbau)<br />
26.10.2002 43 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Generator mit Permanentmagnet:<br />
o 1. Wechselstromerzeugung 10 min / 18 min<br />
o 2. Gleichstromerzeugung 10 min / 18 min<br />
Generator mit Elektromagnet:<br />
o 3. Außenpolgenerator 10 min / 18 min<br />
o 4. Innenpolgenerator 10 min / 18 min<br />
Elektromotor mit Permanentmagnet:<br />
o 5. Der einfache Gleichstrommotor 10 min / 18 min<br />
o 6. Der selbst anlaufende Gleichstrommotor 10 min / 18 min<br />
Versuchsanordnungen (1)<br />
Versuchsdurchführungen (2)<br />
Theoretischer Hintergrund (3)<br />
I. Generator mit Permanentmagnet:<br />
In einer Spule, die sich in einem Magnetfeld so bewegt, dass ihre Windungen von<br />
den magnetischen Feldlinien geschnitten werden, wird eine Spannung induziert.<br />
1. Wechselstromerzeugung<br />
26.10.2002 44 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
(1)<br />
Material:<br />
Grundbrett mit Bürstenbrücke und zwei Schrauben<br />
Tischklemme<br />
2 Bürsten<br />
2 Scheibenmagnete<br />
2 breite Polschuhe ohne Ansatz<br />
Zweipolrotor<br />
Vorgelege mit Handantrieb<br />
Demonstrationsdrehspulmessgerät<br />
Experimentierkabel<br />
Aufbau:<br />
Zunächst wird die Zentrierscheibe auf die Achse des Grundbrettes geschoben. Nun<br />
werden die Scheibenmagnete samt den breiten Polschuhen ohne Ansatz mit je einer<br />
Schraube am Grundbrett so befestigt, dass die Abstände der Polschuhe von der<br />
Zentrierscheibe möglichst gleichmäßig sind und sich diese leicht drehen lässt.<br />
Magnete so aufsetzen, dass die Polschuhe ungleichnamige Pole bilden (als<br />
Orientierungshilfe dient der rote Ring am Magneten). Dann ersetzt man die<br />
Zentrierscheibe durch den Zweipolrotor, befestigt den Keilriemen und zuletzt die<br />
Bürstenbrücke.<br />
(2)<br />
Versuch:<br />
Zwei Kohlebürsten werden in zwei Schleifringkontakte der Bürstenbrücke eingesetzt.<br />
Die anderen Enden führt man an die vorgesehenen Kontaktstellen am Grundbrett.<br />
Von dort stellt man eine leitende Verbindung zum Amperemeter her (Messbereich<br />
0,03 A Gleichstrom).<br />
Bewegt man den Rotor, der zu Beginn der Versuche senkrecht im Polfeld stehen soll,<br />
nicht zu schnell mit der Hand, so zeigt das Messgerät einen Ausschlag, der nach<br />
einer Rotordrehung um 90° am größten ist, nach einer weiteren Vierteldrehung auf<br />
26.10.2002 45 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
null absinkt und nach weiterer Drehung um 90° ein Maximum in entgegengesetzter<br />
Richtung erreicht. Nach einer Gesamtumdrehung um 360° beträgt die Stromstärke<br />
wieder null. Es fließt also ein Strom, der nach jeder halben Umdrehung des Rotors<br />
seine Richtung ändert.<br />
Treibt man den Rotor mit dem Handvorgelege an, so fließt ein im 1 A Wechselstrom<br />
Messbereich des Strommessers nachweisbarer Wechselstrom, der mit zunehmender<br />
Drehfrequenz stärker wird.<br />
(3)<br />
Theoretischer Hintergrund und Erkenntnis:<br />
Ausschlag bei 90° 2 mA<br />
180° 0 mA<br />
270° - 2 mA<br />
360° 0 mA<br />
Mit Antrieb erhielten wir einen Wechselstrom von 1 A. (Maximum – bei schnellem<br />
Drehen)<br />
2. Gleichstromerzeugung<br />
(1)<br />
26.10.2002 46 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Material:<br />
(siehe oben)<br />
Aufbau:<br />
(siehe oben)<br />
(2)<br />
Versuch:<br />
Die Enden der Rotorwicklungen sind außer mit den Schleifringen mit zwei<br />
gegeneinander isolierten Ringhälften, dem Kollektor, verbunden. Am Kollektor kann<br />
Gleichspannung abgenommen werden. Die durch Drehen des Rotors erzeugte<br />
Generatorspannung wird am Kollektor abgenommen. Dazu ist es erforderlich, dass<br />
die in den gegenüberliegenden Halterungen der Bürstenbrücke befestigten Bürsten<br />
genau parallel zur Richtung des Magnetfeldes stehen.<br />
Man verbindet die Bürsten mit dem 0,03 A Gleichstrombereich des Strommessers<br />
und dreht den zunächst senkrecht stehenden Rotor mit der Hand. Der Strommesser<br />
zeigt bei einer Rotordrehung um 90° ein Maximum, bei 180° null, bei 270° wieder<br />
das gleiche Maximum und bei 360° wieder null. Die zweite Halbphase des<br />
Wechselstromes wird also „umgeklapptû.<br />
Bei Antrieb des Rotors durch das Handvorgelege fließt ein im 1 A<br />
Gleichstrommessbereich des Strommessers nachweisbarer Gleichstrom, der mit<br />
zunehmender Drehfrequenz stärker wird.<br />
(3)<br />
Theoretischer Hintergrund und Erkenntnis:<br />
Ausschlag bei 90° 2 mA<br />
180° 0 mA<br />
270° 2 mA<br />
360° 0 mA<br />
Mit Antrieb erhielten wir einen Gleichstrom von 0,6 A. (Maximum – bei schnellem<br />
Drehen)<br />
26.10.2002 47 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
II. Generator mit Elektromagnet:<br />
Es wird zunächst die Funktionsweise eines Außenpolgenerators gezeigt. Dies hat<br />
jedoch technisch keine große Bedeutung, da der gesamte erzeugte Strom über die<br />
Bürsten fließt und diese zu stark belastet.<br />
Wirtschaftliche Bedeutung hat jedoch der Innenpolgenerator. Bei diesem dreht sich<br />
ein von Gleichstrom durchflossener Zweipolrotor zwischen zwei gegenüberliegenden<br />
Spulen und induziert darin eine Spannung.<br />
1. Außenpolgenerator<br />
(1)<br />
Material:<br />
Grundbrett mit Bürstenbrücke und zwei Schrauben<br />
Tischklemme<br />
2 Bürsten<br />
2 Spulen mit 250 Windungen<br />
2 breite Polschuhe mit Ansatz<br />
Zweipolrotor<br />
26.10.2002 48 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Vorgelege mit Handantrieb<br />
Kleinspannungsstelltrafo<br />
Demonstrationsdrehspulmessgerät<br />
Experimentierkabel<br />
Aufbau:<br />
Zunächst wird die Zentrierscheibe auf die Achse des Grundbrettes geschoben. Nun<br />
wird je eine Spule von 250 Windungen auf den Ansatz eines breiten Polschuhes<br />
gesetzt und mit dem Grundbrett verschraubt. Man beachte, dass die Abstände der<br />
Polschuhe von der Zentrierscheibe möglichst gleichmäßig sind und sich diese daher<br />
leicht drehen lässt. Dann ersetzt man die Zentrierscheibe durch den Zweipolrotor,<br />
befestigt den Keilriemen und zuletzt die Bürstenbrücke.<br />
(2)<br />
Versuch:<br />
Man verbindet die weißen Buchsen der Feldspulen miteinander. An die roten<br />
Buchsen legt man eine Gleichspannung von 2 – 4 V. Damit ist gewährleistet, dass<br />
die beiden Magnete verschiedene Polarität besitzen. Die beiden Kohlebürsten<br />
werden in die Schleifringkontakte gesteckt und mit dem Amperemeter (Messbereich<br />
0,03 A Gleichstrom) verbunden. Beim langsamem Drehen des Rotors kann man mit<br />
dem Messgerät die einzelnen Spannungsstöße in Form von ständiger<br />
Zeigerbewegung beobachten. Die Spannung erreicht ihr Maximum, wenn sich der<br />
Rotorkopf in der Nähe der Spule befindet und ihr Minimum, wenn er sich um 90°<br />
weitergedreht hat. Nach einer weiteren Vierteldrehung entsteht ein Maximum in<br />
entgegengesetzter Richtung usw. An den Schleifringen kann also Wechselspannung<br />
abgegriffen werden. Treibt man den Rotor mit Handvorgelege an, so fließt ein im 1 A<br />
Wechselstrombereich des Strommessers nachweisbarer Strom, der mit<br />
zunehmender Drehfrequenz stärker wird.<br />
Am Kollektor kann ein pulsierender Gleichstrom abgenommen werden.<br />
(3)<br />
Theoretischer Hintergrund und Erkenntnis:<br />
26.10.2002 49 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Wir haben 2 V Gleichspannung angelegt und konnten einen pulsierenden Ausschlag<br />
von + / - 2 mA feststellen.<br />
Mit Handantrieb erreichten wir 0,35 A. (Maximum bei schnellem Drehen)<br />
2. Innenpolgenerator<br />
(1)<br />
Material:<br />
(siehe oben)<br />
Aufbau:<br />
(siehe oben)<br />
(2)<br />
Versuch:<br />
Die weißen Buchsen der Induktionsspulen werden miteinander verbunden. Die roten<br />
Buchsen verbindet man über ein Messinstrument miteinander.<br />
Den Schleifringen des Rotors wird über die Bürsten eine Gleichspannung von 2 – 4 V<br />
zugeführt. Die Durchführung des Versuchs erfolgt genauso wie oben.<br />
26.10.2002 50 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
(3)<br />
Theoretischer Hintergrund und Erkenntnis:<br />
Wir haben 4 V Gleichspannung angelegt und bemerkten dieselben Ausschläge wie<br />
oben. Mit dem Handantrieb erreichten wir 0,1 A. (Maximum bei schnellem Drehen)<br />
III. Elektromotor mit Permanentmagnet:<br />
Man untersucht das Verhalten einer vom Gleichstrom durchflossenen drehbar<br />
gelagerten Spule in einem Permanentmagnetfeld.<br />
1. Der einfache Gleichstrommotor<br />
(1)<br />
Material:<br />
Grundbrett mit Bürstenbrücke und 2 Schrauben<br />
2 Bürsten<br />
2 Scheibenmagnete<br />
2 breite Polschuhe ohne Ansatz<br />
Zweipolrotor<br />
Dreipolrotor<br />
Kleinspannungsstelltrafo<br />
Demonstrationsdrehspulmessgerät<br />
Experimentierkabel<br />
26.10.2002 51 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Aufbau:<br />
Motor entsprechend der Abbildung aufbauen. Montage der Polschuhe nur bei<br />
aufgesteckter Zentrierscheibe vornehmen. Magnete so aufsetzen, dass Polschuhe<br />
ungleichnamige Pole bilden (als Orientierungshilfe dient der rote Ring am Magneten).<br />
Eine Gleichspannung von ca. 5 V wird an den Kollektor angelegt.<br />
(2)<br />
Versuch:<br />
Gemäß dem Versuchsaufbau wird der Zweipolrotor verwendet. Spannungsquelle<br />
einschalten, Rotor mit der Hand anwerfen. Bürstenstellung ermitteln, bei der das<br />
Bürstenfeuer am geringsten ist.<br />
(3)<br />
Theoretischer Hintergrund und Erkenntnis:<br />
Eine stromdurchflossene Spule (Rotor) erfährt im Feld eines Permanentmagneten<br />
ein Drehmoment, das eine Drehbewegung des Rotors bewirkt.<br />
Die erforderliche Änderung der Stromrichtung im Rotor und damit des Magnetfeldes<br />
wird durch den Kollektor bestimmt.<br />
Durch Umpolen der Spannungsquelle kann der Drehsinn des Motors geändert<br />
werden.<br />
2. Der selbst anlaufende Gleichstrommotor<br />
26.10.2002 52 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
(1)<br />
Material:<br />
(siehe oben)<br />
Aufbau:<br />
(siehe oben)<br />
(2)<br />
Versuch:<br />
Gemäß dem Versuchsaufbau wird der Dreipolrotor verwendet. Spannungsquelle<br />
einschalten. Günstige Bürstenstellung einstellen.<br />
(3)<br />
Theoretischer Hintergrund und Erkenntnis:<br />
Während der Zweipolrotor im Allgemeinen nicht ohne mechanischen Anstoß anläuft,<br />
wird dieses Selbstanlaufen mit dem Dreipolrotor immer erreicht, da bei jeder<br />
Rotorstellung ein Drehmoment wirksam ist.<br />
Durch Umpolen an der Spannungsquelle kann wieder der Drehsinn des Motors<br />
geändert werden.<br />
Das Voltmeter zeigte uns einen Wert von 4,5 V (5 V angelegt).<br />
8. Experimentelle Schwierigkeiten<br />
Die Scheibenmagnete montiert man so, dass sie auf der einen Seite an das<br />
Grundbrett, auf der anderen an die geschliffene Seite der Polschuhe grenzen.<br />
Man sollte die Messgeräte vorher ausprobieren (manche funktionieren zu<br />
ungenau). Außerdem genügen mechanische anstatt von digitalen Geräten.<br />
Ein häufiger Fehler ist, wenn man den Wicklungssinn der Spulen nicht<br />
beachtet.<br />
26.10.2002 53 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Tipp: Alte Kohlen sollte man immer wieder schleifen, aber je mehr man sie<br />
abnützt, desto dünner werden sie. Es kann passieren, dass sie irgendwann<br />
aus den Halterungen herausrutschen, deshalb sollte man dann die Kohlen<br />
nicht mehr senkrecht, sondern waagrecht in den Bürstenkopf einsetzen, d.h.<br />
die Bürstenbrücke um 90° versetzt monieren.<br />
Den Handantrieb sollte man wirklich fest montieren, beim Kurbeln löst er sich<br />
sonst sehr leicht von der Tischkante.<br />
Wenn eine Schaltung nicht auf Anhieb funktioniert, sollte man zuerst<br />
9. Medien<br />
mehrmals den Aufbau kontrollieren, er war zumindest für uns eine potentielle<br />
Fehlerquelle.<br />
(vgl. Folien und Tafelbild)<br />
10. Was diktiere ich ins Heft?<br />
Da keine Mitschrift für die Schüler gefordert wird, werde ich diese nicht extra<br />
angeben. Die „Theoretischen Grundlagen für den Lehrerû sollten die<br />
Zusammenstellung aber erleichtern.<br />
11. Anmerkungen<br />
Kritiken und Verbesserungsvorschläge<br />
12. Anhang<br />
(vgl. Experimentelle Schwierigkeiten)<br />
Fotos zu den Versuchen<br />
vgl. www.zum.de<br />
26.10.2002 54 / 54
Physikalisches Schulversuchspraktikum I<br />
NTL-Baukasten (Schülerversuche Elektronik) Adelheid Denk 9955832 412 / 406<br />
Literaturverzeichnis:<br />
Gollenz, u.a. (2.Auflage 1991; Nachdruck 1992). Lehrbuch der Physik, 4. Klasse AHS,<br />
Lehrbuch Physik und Chemie, 4 Klasse HS. Wien: Verlag Hölder – Pichler – Tempsky.<br />
ISBN.: 3-209-00727-6 bzw. ISBN.: 3-209-00726-8<br />
Bader & Walz (1998). Blickpunkt Physik 4 (AHS), Blickpunkt Physik und Chemie 4 (HS).<br />
Wien: Verlag E. Dorner.<br />
ISBN.: 3-7055-0193-3 bzw. ISBN.: 3-7055-0195-X<br />
Gollenz, OStr. Dr. Franz, Konrad, OStr. Franz & Breyer, Mag. Gustav (1. Auflage 1980),<br />
Lehrbuch der Physik für allgemeinbildende höhere Schulen, 3. Teil für die 4. Klasse. Wien:<br />
Verlag Hölder – Pichler – Tempsky.<br />
ISBN.: 3-7029-0141-8 bzw. ISBN.: 3-7034-8853-0<br />
Obendrauf, Arge, Wolfbauer, Arge & u.a. (2. Auflage 1992). Physik heute 4 (für AHS), Physik<br />
und Chemie heute 4 (für HS – zweibändig). Salzburg. Salzburger Jugend - Verlag im Veritas<br />
Verlag (Linz).<br />
ISBN.: 3-7021-1627-3 bzw. ISBN.: 3-7021-1602-8<br />
Paill, Schmut & Wahlmüller (1991). Physik 4. Wien: Verlag E. Dorner.<br />
ISBN.:3-7055-0063-5<br />
Albrecht, u.a. (1999). Von der Physik und Chemie 4 (für HS – zweibändig), Von der Physik 4<br />
(für AHS). Wien: Verlag E. Dorner.<br />
ISBN.: 3-7055-0173-9 bzw. ISBN.: 3-7055-0128-3<br />
Ludick, Dopler, Hinterbuchinger & Reitinger (1991). Begegnung mit Physik 4, Begegnung<br />
mit Chemie 4 (für HS – zweiteilig), Begegnungen mit Physik 4 (für AHS). Linz: Veritas<br />
Verlag.<br />
ISBN.: 3-85329-651-7 bzw. ISBN.: 3-85329-790-0<br />
Jaritz, u.a. (1. Auflage 1988). Welt der Physik, 4. Klasse AHS. Wien: Verlag Hölder – Pichler<br />
– Tempsky.<br />
ISBN.: 3-209-00733-0<br />
Lewisch & Molzer (1989, Nachdruck 1991). Physik 3, 4. Klasse AHS, Physik / Chemie 3, 4.<br />
Klasse HS (Teilband Physik). Wien: Georg Westermann Verlagsges.m.b.H.<br />
Experimente zur Schulphysik, Teilgebiet 10, M. Bernhard<br />
Leybold Versuchsbeschreibung zu den ELM<br />
Beschreibung zu den Schülerversuchen<br />
Folienmappe der E-Werke<br />
26.10.2002 55 / 54
Anhang 1: Versuch: Elektromotor mit Permanentmagnet:<br />
Der einfache Gleichstrommotor