Der GENERATOR | (Aufbau & Funktionsweise)
Studytiger - Physik & E-Technik
https://www.youtube.com/watch?v=bIZaly6jFnI

Transkript (automatisch erstellt)

0:01 In diesem Video geht's um den Generator A und das Grundenprinzip des Generators ist es jetzt mechanische Energie in elektrischen Energie umzuwandeln. Und
0:09 ein ganz typisches Beispiel wäre jetzt hier der Ferraddynamo. Da würde man jetzt über dann treten der Pedalen dann ein Dynamo anteimten, der sich auch
0:19 dreht und dann durch die Drehung des Dynamos mechanische Energie drehen für das zu elektrischen Energie dann Licht oder Beispiel werden Kraftwerke
0:29 Windkraftwerke z.B. das Windrad. Über Wind dreht sich jetzt hier das Windrad. mechanischen Argie wird dann umgewandelt in actionen Arkie und jetzt besprechen
0:39 wir erstmal das Grundprinzip des Generators und danach besprechen wir noch speziell das den Wechselstromgenerator und noch
0:45 Drehsturmgenerator. Jetzt aber erstmal ausfühlich das Grundprinzip erläutert und da habenu haben wir jetzt mal hier ein Magnetfeld und darin haben wir jetzt
0:56 eine Leiterschleife und da können wir erstmal so das Grundprinzip beschreiben. Jetzt Leiterschleife. Ihr seht's mal rechts
1:04 darstellt. Die Leiterschleife können wir uns jetzt so vorstellen hier aus einem Leiter hier viereckig und die würden wir jetzt dann selbst antreiben. Also dann
1:17 wie vorgestellt beim Dynamo, die würden wir jetzt selbst antreiben und dann gibt's jetzt hier eben elektrischenergie. Grundprinzip ist hier
1:26 genau das Thema Induktion durch Rotation. Me auch dazu in extra Videos, aber mal hier beschrieben, warum haben wir jetzt dann hier Elektrenergie? Und
1:34 zwar haben wir dann ja hier ein Magnetfeld von Nordpol nach Südpol, also hier Magnetfällen in diese Richtung. Und dann haben wir jetzt hier dann einen
1:45 magnetischen Fluss, weil der magnetische Fluss ist ja dann hier die Formel F = B* A, also Magnet verlieren durch eine Fläche. Und diese Fläche ist ja abhängig
1:56 von der Stellung der Leiterscheife. Und jetzt sehen wir, hier haben wir maximale Fläche, also maximale Anzahl der Magnetfilien gehen durch diese Fläche B*
2:06 A, also der magische Fluss ist dann hier maximal. dagegen, wenn wir jetzt hier eben rotieren, hier sehen wir auf einmal, dass jetzt in dieser Stellung
2:15 nicht mehr so viele Magnetflinen durch die Fläche der Leiterschleife durchkommen. Das heißt, der magische Fluss Vie wird geringer und dann hier
2:26 sehen wir z.B., viel, dass in dieser extremen Stellung dann gar keine Magnetin mehr durchkommen. Das heißt hier wä f0 und wir sehen dann eben, dass
2:35 jetzt bei Rotation eben f immer hoch und runter geht. Und das können wir dann eben beschreiben hier mit der Formel B mal A mal cosinus von F und F wä dann
2:47 oder Cosinus Alpha und Alpha wäre dann eben hier der eingeschlossene Winkel. Ihr seht's auch rechts dargestellt und Alpha wiederum Alpha können wir dann als
2:56 Funktion der Zeit darstellen, weil wir haben wir dann hier eben zeitlich so eine Funktion s, dass wir auch sagen können, das ist b* a mal und dann jetzt
3:04 hier cosinus von Omega mal t mit Omega eben der Kreisfrequenz, wie wir dann hier das ganze rotieren und dann noch mit dem Wissen, dass jetzt hier die
3:16 Induktionsspannung jetzt hier U induziert gleich und jetzt allgemeine Formul - n mal Punkt, das ist das Induktionsgesetz. Jetzt n ist noch die
3:25 Windungsanzahl, wenn wir eine Spule haben mit mehr Windung wä hätten wir noch ein höheres n. Jetzt bei der Leiterscheife wä einfach n = 1, so dass
3:31 wir dann hier auch sagen können, das ist dann gleich - vi Punkt vi Punkt, dann die Zeichableitung und dadurch erhalten wir jetzt hier für die
3:39 Induktionsspannung dann hier das ganze, also das f dann hier zeich abgeleitet. Ableitung von diesem Ausdruck wäre dann b* A und dann Cosinus von Omega T
3:52 abgeleitet. Ja, Prinzip innere Ableitung. Wir müssen noch das er hat noch ein Omega und dann noch hier ein äh von Cosinus. Dann die Ableitung ist
4:02 minus, also minus. Und dann dafür, dass wir aber hier schon minus haben, ist minus minus ist wieder plus. Also das ganze mal sinus omeg t. Und dann könnten
4:12 wir jetzt noch sagen, dieser Ausdruck hier vorne ist dann immer unser UAX, das immer diese Schreibweise seht auch Physik. Dann haben wir hier den
4:22 Spitzenwert mal den Sinus Omega tusdruck. Das erstmal so schon mal zur Vorstellung, wie jetzt hier elektrische Energie dann entsteht. Und jetzt
4:31 speziell zum Generator. Prinzip ist so ähnlich, nur dass wir nicht hier wie mal in der Darstellung hier haben wir dann ein äußeres Magnetfeld und dann der
4:42 Rotor. Rotor ist mal der Trainierteil. Das war bei uns der Leiter. Jetzt bei uns im Generator ist einfach umgekehrt. Da haben wir jetzt bewegend nicht den
4:52 Leiter, sondern ein Magnet und darum jetzt den Leiter. Aber im Prinzip das gleiche. Ihr seht's mal rechts dargestellt.
5:00 Wir haben jetzt hier erstmal vom Prinzip einen bewegenden permanenten Magnet und dann außen die Spule, die Leiter. Und das Prinzip ist aber auch hier
5:11 Induktion, es entsteht elektrischen Energie, entsteht Spannung. Das noch mal aus vergleichbar mit Induktion bewegen der Dauermagnet in Spule. Seht ihr mal
5:20 rechts dargestellt, wir haben eine Induktionsspannung. Warum? Weil dadurch, dass wir den Dauermagnet mit Nordpol und Südpol jetzt in die Spule bewegen,
5:28 bewegt sich innerhalb der Spule. Spule ist ein Leiter, bewegt sich innerhalb des Leiters. Das Magnetfeld beändert sich das Magnetfeld, weil Nord und
5:36 Südpol ja nähren sich jetzt hier dem Leiter. Wir haben eine Änderung des Magnetfeldes und dann auch wieder Thema Induktion und dadurch
5:44 Induktionsspannung. Deswegen ihr seht auf dem Fall das Grundprinzip immer Rotation führt eben zu Spannung elektrischen Energie. Dann auch hier,
5:52 wenn wir eben keine Leiterschleife bewegen, sondern eben, wenn wir ein Magnet, ein permanent Magnetmagneten bewegen, entsteht in der Spule eine
6:01 Spannung. Und jetzt in der Praxis nutzen wir kein permanenten Magnet. Was gibt's noch? Es gibt auch noch als Alternative ein Elektromagnet. Jetzt jeder Leiter
6:09 ist ein Elektromagnet. Kurz gesagt, wenn wir ein Stromleiter haben und es fließt Strom durch, dann könnt ihr linke Faustriegel Daumen zeigt in Richtung
6:17 Strom ist Finger gehen die Magiefeld Linien an. Das heißt, bei Stromurchfos Leiter haben wir immer ein Magnetfeld und dann darüber ein magnetisches Feld.
6:26 Deswegen wir haben, ihr seht jetzt mal hier beim bei der Ausführung des Generators mal dann hier in der Mitte dann nicht ein permanent Magnet, der
6:36 rotiert, sondern ein Stromleiter jetzt ein Anker mit Spule drumrum, den wir dann jetzt rotieren müssen. Also dann ein Elektromagnet, den wir jetzt aber
6:45 selbst rotieren müssen. Und dann aber genau das Prinzip. Wir haben dann jetzt hier in der Mitte den Anker, den Rotor, wo dann hier der Spulum rum ist. Da
6:55 entsteht jetzt hier ein Magnetfeld hier mit Nordpol und Südpol wie der bewegende permanent Magnet zum Vergleich. Und wenn dieser sich bewegt
7:05 und wir dann jetzt hier rum rum die Spulen haben, hier eine Spule, hier eine Spule, ihr seht rechts ein Ausfunk, dann entstehen in diesen Spulen genau
7:13 Wechselspannung, weil das Prinzip dann eben durch einen bewegenden Magnet, wir haben hier Magnetfeld ändert sich im Bereich des Leiters genau vom Prinzip
7:24 her genau noch mal das Prinzip, wenn wir einen Dauermagnet in eine Spule hineinbewegen, Magnetveränderung in einem Leiter. entsteht eine Spannung,
7:32 also elektrischen Energie. Das erstmal so das Grundprinzip des Standard äh Generators, den ihr jetzt mal hier ausgeführt seht. Und dann jetzt
7:41 spezieller zum Thema Wechselsturmgenerator, Drehsturmgenerator. Wechselsturmgenerator seht ihr mal hier
7:47 dargestellt. Da hätten wir jetzt hier vier Spulen jetzt nicht nur links und rechts, sondern noch jetzt hier oben unten. Und dann könnt ihr euch
7:54 vorstellen, wenn wir dann hier unseren Magnet rotieren, dann haben wir jetzt hier überall in diesen vier Spulen jetzt Wechselspannung, die entstehen. Das
8:03 heißt, wenn jetzt hier vier Wechselspannung, die entstehen beim Wechselstromgenerator und dann das Prinzip ist beim
8:11 Drehstromgenerator jetzt ähnlich. Ihr seht jetzt mal hier von der Ausführung einmal dann drei Spulen und dann werden wir dann eben hier unseren Rotor wieder
8:22 aktiv bewegen, rotieren. Dann haben wir jetzt in drei Spulen 1 2 3 und dann haben können wir sagen hier beim Trumpator haben wir dann hier bei diesen
8:32 drei Spulen dann drei Spannungen, die wir die jetzt entstehen und diese drei Spannung sind U1, UL1, UL2, UL3 und vielleicht kennt das Prinzip UL2, UL3
8:44 bilden dann genau den Drehstrom rechts da gestellt mit drei Wechselspannung, die dann jeweils 120° Phasen par schumpsen, weil wir haben eine Umdrehung
8:53 dann mal hier. Ja. Dur steigete halt 120° und dann 3 120° 360°. Dann haben wir eben diese Phasenperschönen Wechselspellung, die
9:03 dann hier den Drehstrom bilden. Jetzt noch zur Frequenz und zwar sowohl hier beim Drehstrom, also beim Drehsturgenerator, als auch beim
9:09 Wechselstromgenerator haben wir dann ja wir haben es gesehen so eine Wechselspannung, die dann entsteht und diese Frequenz der Wechselspannung ist
9:17 jetzt genau synchron zur Frequenz des Rotors. Also je nachdem wie schnell jetzt hier sich der Rotor bewegt, haben wir dann auch genau hier schnellere
9:26 Bewegung des Rotors, höhere Frequenz der Wechselspannung. ist logisch jetzt auch einfach noch mal erklärt jetzt am Beispiel Wechselstrumgenerator am Anfang
9:34 in der Ausführung mit zwei Spulen, wenn hier der Rotor hier mit Elektromagnet das ja dann hier wir haben Nordpol Südpol und dann wenn der einfach sich
9:43 schneller bewegt, also schneller hier immer ankommt, haben wir eine schnellere Änderung des Magnetfeldes und dadurch eine schnellere Änderung von der
9:53 Spannung von hoch tief hoch tief. Das noch eine Sache dazu. Dann verlinke ich noch hier das Video zum Elektromotor. Ist einfach das Prinzip nur andersrum.
10:02 Da wandel wir elektrischen Energie, mechanische Energie um. Ähnlich wie das noch hier verlinkt. Dann noch hier mein Chemiekanal verlinkt und noch in der
10:08 Beschreibung mein Abiturkus. perfekt für die Klausurverbreitung der Oberstufe und halt speziell für die Apiklausurverbreitung beides.