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Generatoren

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Wolfgang Tews
Generatoren
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse

Beschreibung Generatoren

In diesem Video werden Aufbau und Funktionsweise von Wechsel- und Gleichstromgeneratoren beschrieben. Weiterhin wird zwischen Innen- und Außenpolgeneratoren unterschieden. Als Anwendung wird die Funktionsweise eines Fahrraddynamos behandelt.

Transkript Generatoren

Hallo, wir wollen uns heute mit Generatoren beschäftigen. Du solltest dazu über einige Gesetzmäßigkeiten der elektromagnetischen Induktion Bescheid wissen. Wir lernen heute den Aufbau und die Wirkungsweise von Wechsel- und Gleichstromgeneratoren kennen, wissen, welcher Unterschied zwischen einem Außen- und einem Innenpolgenerator besteht und beschäftigen uns mit dem Aufbau und der Wirkungsweise eines Fahrraddynamos. Wir wiederholen hier einige Gesetzmäßigkeiten der elektromagnetischen Induktion. In einer Spule entsteht eine Induktionsspannung, wenn sich das von der Spule umfasste Magnetfeld ändert. Die Magnetfeldänderung entsteht durch eine Relativbewegung zwischen Magnet und Spule. Nun zum Aufbau und der Funktionsweise von Wechselstromgeneratoren. Wir betrachten zunächst eine Leiterschleife in einem Magnetfeld. Die blauen Feldlinien verdeutlichen das Magnetfeld. Nun soll sich die Leiterschleife im Magnetfeld drehen. Dazu betrachten wir ein zweites Bild. Zu Beginn steht die Leiterschleife senkrecht zu den Feldlinien. Die gesamte Fläche der Leiterschleife wird von den Feldlinien durchsetzt. Nun dreht sich die Leiterschleife im Uhrzeigersinn. Dabei nimmt die vom Magnetfeld durchsetzte Fläche ab. Die entstehende Induktionsspannung wird damit auch kleiner. Sie wird null, wenn die Leiterschleife parallel zu den Feldlinien positioniert ist. Wenn die Leiterschleife sich weiterdreht, wird eine steigende Induktionsspannung induziert, jedoch mit anderer Polarität. Trägt man die induzierte Spannung über die Zeit auf, so erhält man eine Spannung, die ständig ihre Polarität ändert, eine Wechselspannung. Eine technische Nutzung dieses Vorgangs erfolgt in einem Wechselstromgenerator. Ein Wechselstromgenerator besteht aus einem ruhendem Bauteil, Stator genannt und einem sich drehenden Bauteil, Rotor oder Anker genannt. Der Stator enthält Spulen mit einem Eisenkern, ist also ein Elektromagnet. Auch der Rotor wird über Schleifringe mit Strom versorgt, ist also auch ein Elektromagnet. Dreht sich der Rotor im Stator des Generators, so ändern sich periodisch Betrag und Polung der induzierten Spannung, sie wird Wechselspannung genannt. Erfolgt die Drehung durch einen mechanischen Vorgang, zum Beispiel in einem Windrad, so wird mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Wenn der Rotor ein Magnet ist, wird bei seiner Drehung im Stator eine Wechselspannung induziert. Diese kann analog zu diesem Bild direkt abgegriffen werden. Ein solcher Generator heißt Innenpolgenerator. Wenn der Rotor aus einer Spule besteht und der Stator ein Magnet ist, wird bei der Drehung der Rotorspule im Feld des Stators in der Rotorspule eine Wechselspannung induziert. Diese kann über die Schleifringe wieder direkt abgegriffen werden. Ein solcher Generator heißt Außenpolgenerator. Für viele technische Zwecke wird Gleichstrom benötigt. Dieser kann mit einem Außenpolgenerator auf folgendem Weg gewonnen werden. Die beiden getrennten Schleifringe eines Außenpolgenerators werden durch zwei Schleifkontakte in Form zweier Halbringe ersetzt. Diese Anordnung heißt Kommutator oder auch Polwender. Er vertauscht genau in dem Moment die Polung der induzierten Spannung, indem diese auch ihre Polung wechselt. Damit entsteht eine pulsierende Gleichspannung. Diese ist auf dem Bild dargestellt. Mit einem Fahrraddynamo lässt sich recht einfach elektrischer Strom erzeugen. Vom Prinzip her ist ein Fahrraddynamo eine Innenpolmaschine. Der Dynamo besteht aus einem Antriebsrad, du kannst es hier oben sehen, und einem damit verbundenen zylinderförmigen Magnet. Der Magnet ist farblich markiert. Er ist achtpolig. Rot steht für Nordpol und grün für Südpol. Der Magnet dreht sich innerhalb einer Induktionsspule, die du hier an den Rändern erkennen kannst. Weiterhin siehst du hier eine Anschlussklemme für ein Kabel. Wenn sich der Magnet innerhalb der Spule dreht, werden die Lampen am Fahrrad zum Leuchten gebracht, ruht der Magnet, sind auch die Lampen aus. Wir fassen zusammen: ein Wechselstromgenerator erzeugt Wechselspannung auf Basis der elektromagnetischen Induktion. Ein Generator besteht aus einem Stator feststehend und einem rotierenden Bauteil, dem Rotor oder Anker. Je nach Ausführung von Rotor und Stator werden Innenpool- und Außenpolgeneratoren unterschieden. Ein Gleichstromgenerator liefert eine pulsierende Gleichspannung mithilfe eines Kommutators oder Polwenders. Bei einem Fahrraddynamo rotiert ein Magnet als Rotor in einer Induktionsspule. Das war's für heute. Ich hoffe, dir hat es etwas Spaß gemacht und du hast alles verstanden. Bis zum nächsten Mal.

7 Kommentare

7 Kommentare
  1. Hallo Charliegeorgejohnson1986, vielen Dank für das positive Feedback. Für deine Arbeit wünsche ich dir viel Glück und Erfolg.
    Liebe Grüße aus der Redaktion

    Von Albrecht Kröner, vor 5 Monaten
  2. bin hier gereade mal seit 2 tagen und mir gefällt es sehr gut hoffentlich werde ich meine arbeit nicht verhauen :)

    Von Charliegeorgejohnson1986, vor 5 Monaten
  3. Geht so, hoffentlich reicht das für die mögliche Abfrage !

    Von Trutzberg H., vor etwa 3 Jahren
  4. Ein sehr hilfreiches Video!

    Von Salmann, vor fast 5 Jahren
  5. Sehr gutes Video!

    Von Sara Lea, vor fast 5 Jahren
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