Wechselstromgenerator | Physik Klasse 9
Robert Lefler
https://www.youtube.com/watch?v=ZFE9e9TmxzU

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 herzlich willkommen zu diesem video zum wechsel stromgenerator hier soll es erst mal um den aufbau aber vor allem um die wirkungsweise dieser
0:11 weise funktionsweise des wechsels stromgenerators gehen wir sehen hier schonmal modellhaften animationen auf die werde ich auch später zurückkommen
0:21 zunächst erstmal zum aufbau von einem wechsel stromgenerator der besteht da er an sich das gleiche wie der elektromotor ist nur eben in umgekehrter richtung war
0:37 sie aus den gleichen oder fast den gleichen bauteile also der elektromotor der wandel tja elektrische energie die ich rein gebe in bewegungsenergie um
0:47 beispielsweise ein auto oder was auch immer anzutreiben beim generator ist es so dass ich eben bewegungsenergie in das system rein gebe
0:55 in diesen generator ein geber- und damit elektrische energie erzeugen kann erstellt also im prinzip die umkehrung des elektromotors dar
1:07 dafür nutzt man die elektromagnetische induktion aus wie erkläre ich dann gleich im folgenden ist sehen beim aufbau erst mal dass dieser generator
1:19 wir jetzt hier abgebildet ist oben aus einem magneten und unten aus einem magneten besteht also dauermagneten das kann aber auch wieder animation zuvor
1:29 ein hufeisen magnet sein wichtig ist nur dass wir einmal einen nordpol näher und einen südpol näher zu diesem drehbar gelagerten teilen der
1:40 mitte haben dieses teil nennt man anker das kann sich wie gesagt um eine achse drehen und ist nichts anderes als ein eisenkern hier in weiß dargestellt um
1:51 welchen im prinzip ein draht gewickelt ist also eine spule ist also eine spule mit eisenkern diese spule hat einmal hier oben den
2:02 anschluss auf so einen ring hier drauf und hier unten der draht geht zu einem ring diese ringe sind die sogenannten
2:10 schleifring darüber kann ich jetzt also jeweils den strom ab greifen und das ganze nennt sich schleifring weil das hier an den sogenannten schleif
2:21 kontakten während der drehung die ganze zeit schleift also den strom beziehungsweise spannung über tragen kann und somit habe ich dann hier zwei
2:30 anschlüsse geschaffen um dann eben letztlich auch die elektrische energie aus dem system abgreifen zu können wie funktioniert das ganze jetzt ich
2:40 habe also modellhaft jetzt hier keine spur sondern einfach nur eine windung eine leiter schleife der spule herausgegriffen der animation oben
2:51 nordpol und südpol das heißt da entsteht ein magnetfeld und diese leider schleife dreht sich jetzt im magnetfeld das heißt auch die
2:59 elektronen die sich in der leider schleife befinden die drehen sich die bewegen sich im magnetfeld dadurch kann es zur induktion kommen sprich eine
3:09 spannung wird interessiert dadurch dass im prinzip von außen bewegungsenergie in das system gegeben wird das ganze liegt daran wenn man sich das
3:23 induktions gesetz noch mal anschaut dass ich im prinzip jetzt hier nicht wie war vorher das induktions gesetz auch beschrieben haben sich das magnetfeld
3:32 ständig ändert das bleibt ja in dem sinne konstant aber das magnetfeld durchsetzt immer irgendwie diese leider schleife an dass er dadurch dass sich
3:43 die leise schleife bewegt das heißt dass durchsetzende magnetfeld oder besser gesagt die fläche der leiter schleife die vom magnetfeld durchsetzt wird die
3:55 ändert sich ständig dadurch kommt es zur induktion das ganze ist eine wechselspannung das sieht man auch oben rechts in diesem
4:02 diagramm dargestellt dass also die spannung oder hier vorne am messgerät ständig zunehmend auf null geht in die andere richtung wieder zunimmt und so
4:12 weiter warum das so ist erklären wir jetzt hier im folgen ihr gehen das ganze mal schritt für schritt durch dazu habe ich hier mal einige bilder vorbereitet
4:25 damit man sich das ganze hier mal ganz in ruhe ohne bewegung anschauen kann also in diesem moment wo die leiter schleife im prinzip so wie jetzt hier
4:37 abgebildet drinnen steht kommt das magnetfeld ja von hier oben die kraft weil das ganze jahr von außen gedreht wird auf die elektronen ist im oberen
4:48 teil hier nach links im unteren teil nach rechts das heißt mit der rechten oder linken anträge wie es jetzt beliebt entsteht also eine bewegungsrichtung für
4:58 die elektronen erstmal um die induktions spannung kenntlich zu machen das eben die elektronen einmal in diesem moment in diese richtung und hier unten in
5:10 dieser richtung bewegt werden das heißt die elektronen drängt sich er hier hin das heißt hier entsteht der negative pohl hier entsteht der positiven pool
5:20 ist entsteht auch eine induktionsspule diese induktions spannung ist in dem moment ja man muss sich das ja eigentlich in bewegung vorstellen jetzt
5:28 hier maximal weil jetzt gerade keine fläche durchsetzt wird und im nächsten moment wird irgendeine fläche durchsetzt das heißt hier ist die änderung erst mal
5:42 extrem groß von gar nichts auf etwas also ist auch hier die spannung die infiziert wird maximal die änderung der durchsetzen denn fläche ist hier maximal
5:54 das ganze dreht sich dann weiter diese durchsetzen fläche oder die änderung wird im prinzip immer schwächer dh die spannung nimmt hier an der stelle ab
6:07 zieht man also da oben auch eingezeichnet unser messgerät wenn das ganze läuft das geht also in richtung null und in diesem fall ist dann also
6:21 die spannung komplett nur hier wird mit nicks induziert warum kann man sich wieder über die rechte und die linke hand regel verdeutlichen
6:30 denn einmal habe ich eine kraftwirkung hier nach unten bzw nach oben aber auch das magnetfeld geht hier in die gleiche richtung und das
6:40 bedeutet letztlich die beiden parallel es wird keine spannung induziert das ganze dreht sich dann von der spannung her oben aber die physik dahinter ist
6:53 die gleiche denn wenn das ganze jetzt weiter gedreht wird die geben wir hier auf abbildung 4 drauf dann ist jetzt der untere teil kommt
7:06 jetzt hier nach oben der obere teil kommt nach unten das heißt die spannung wird sich einfach umkehren aber von der physik ja wieder
7:14 wir haben eine kraftwirkung wir haben magnetfeld elektron verschiebt sich irgendwie die durchsetzende fläche ändert sich das
7:23 die spannung nimmt jetzt hier erstmal wieder zu aber weil sich die polen umdreht eben in den negativen bereich es wird dann zur abbildung 5 kommt das
7:33 ist dann wieder wie abbildung 1 nur dass der untere teil von abbildungen einsetzt hier oben ist der obere teil ist jetzt hier unten
7:40 sprich die polen ist immer noch umgedreht aber die spannung ist vom betrag her maximal eben nur im negativen bereich
7:51 und dann dreht sich die leider schleife wieder weiter und dann wiederholt sich das ganze dh die änderung der durchsetzen und
8:00 flächen nehmt jetzt hier wieder ab sprich die induktions spannung nimmt an der stelle wieder ab und deswegen habe ich auch hier diesen wechselstrom
8:09 artigen verlauf maximale spannung die spannung nimmt ab wird 0 die spannung nimmt den negativen bereich wieder zu wird maximal und nimmt jetzt
8:20 hier wieder ab und das wiederholt sich hier ständig weil sich dass sie auch ständig weiter dreht ja hier also jetzt noch mal gezeigt man kann jetzt hier den
8:32 punkt in der abbildung einfach mal verfolgen oben im diagramm das heißt hier maximale spannung negativer bereich die nimmt ab dann wird sie nur dann dem
8:42 zivi dazu bis zu einem maximum nimmt jetzt hier wieder ab bis 0 dann kommt sie wieder negativ und bereich bis zum negative maximal zu weit
8:53 das also so ein sogenannter sinus förmiger verlauf und das ist eben eine wechselspannung ganz einfach dadurch dass ich die änderung der durchsetzten
9:03 fläche also nicht gleichmäßig konstant bleibt sondern eben ständig ändert durch die drehung
9:14 das heißt an der stelle jetzt hier nochmal angeschaut dieser wechselstrom adige verlauf also ich habe jetzt hier als irgend einen maximalwert das nennt
9:26 man amplitude das war abbildung 1 das ganze nimmt ab zeitlich gesehen bis zu diesen nullpunkt das ganze nimmt im negativen bereich wieder zu
9:38 bis zu diesen maximum also die negative amplitude und das ganze nimmt dann hier wieder in richtung nullpunkt ab