Elektromagnetismus - Generator, Physikübungen

Innen- und Außenpolgenerator mit und ohne Kommutator, dynamoelektrisches Prinzip - Gesamtaufgabenbestand (lehrplanunabhängig)

Hilfe
  • Elektrischer Generator
    Wandelt kinetische Energie (Rotationsenergie) in elektrische Energie um. Ein Rotor wird im Innenraum eines festen Stators gedreht. Durch die Drehbewegung ändert sich das Magnetfeld, das den Leiterquerschnitt des Rotors (Außenpolgenerator) oder Stators (Innenpolgenerator) durchsetzt. Dadurch wird Spannung an den Enden des Leiters induziert. Mit Kommutator entsteht Gleichspannung, ohne eine Wechselspannung.
    Anwendungsbeispiele in der Technik:
    Wind- und Wasserkraftwerke, Fahrradlichtmaschine, Notstromaggregate;
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Ergänze den Lückentext über die Funktionsweise des Generators. Trage dazu die passenden Buchstaben a, b, c... ein.

  • graphik
    a Gleichstromversorgung, b Leiterschleife,
    c Induktivität, d Krokodilklemmen,
    e Wechselspannung, f benötigt,
    g Pumpe, h Magnetfeld,
    i Querschnittsfläche, j Schleifkontakte,
    k Gleichspannung, l Handkurbel,
    m induziert, n verbraucht,
    o elektrischen Feld, p Stromquelle,
    q Rotors, r Stators
    ---
    Die (1) dreht sich um ihre eigene Achse. Angetrieben wird sie hier durch eine (2). Der Leiter rotiert im des (3). Durch die Rotation ändert sich das Magnetfeld, das die der Leiterschleife durchsetzt. Dadurch wird Spannung zwischen den Leiterenden . Diese wird über (4) abgegriffen. An den Kontakten (5) kann man eine messen.
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Wie funktioniert ein Generator?
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Wie funktioniert ein Generator?

Kanal: EVN
Elektrischer Generator
Wandelt kinetische Energie (Rotationsenergie) in elektrische Energie um. Ein Rotor wird im Innenraum eines festen Stators gedreht. Durch die Drehbewegung ändert sich das Magnetfeld, das den Leiterquerschnitt des Rotors (Außenpolgenerator) oder Stators (Innenpolgenerator) durchsetzt. Dadurch wird Spannung an den Enden des Leiters induziert. Mit Kommutator entsteht Gleichspannung, ohne eine Wechselspannung.
Anwendungsbeispiele in der Technik:
Wind- und Wasserkraftwerke, Fahrradlichtmaschine, Notstromaggregate;
Beispiel 1
Handbetriebener Wechselstromgenerator
graphik
Erkläre mithilfe der Ziffern den Aufbau und die grundsätzliche Funktionsweise des Generators.
Beispiel 2
Gleichstromgenerator mit dynamoelektrischem Prinzip
graphik
Erkläre mithilfe der Ziffern den Aufbau und die grundsätzliche Funktionsweise des Generators.
Spannungsverlauf beim Generator
Bei einem homogenen Magnetfeld und einer gleichmäßigen Rotation gibt es grundsätzlich zwei verschiedene Spannungsverläufe:

Ohne Kommutator

sinusförmige Wechselspannung mit
A: Amplitude (Scheitelwert)
T: Periodendauer
f = 1/T Frequenz
φ: Phasenverschiebung

Mit Kommutator

pulsierende Gleichspannung (gleichbleibende Polarität)