Gruppe: _________________________________
Datum: ___________
Physik – ein neues Unterrichtsfach!
Arbeitsauftrag:
Erstellt in Gruppen (vier bis fünf
Personen) ein Plakat mit der Überschrift
PHYSIK?
Das Plakat soll zum Ausdruck bringen, was
ihr euch unter dem Fach vorstellt.
Vorbereitung:
A. Welches Material benötigt ihr dazu?
B. Wer bringt was mit?
C. Überlegt euch, wo ihr Informationen zum
Begriff “PHYSIK” erhalten könnt.
Wichtig:
Für euer Plakat habt ihr jegliche Freiheit,
was das Arbeitsmaterial und die Auswahl der eventuell zum Einsatz kommenden
Medien (Foto, Computer, Gegenstände u. Ä.) betrifft!
Viel Erfolg bei der kreativen Arbeit!
Physik
= die Lehre von der unbelebten Natur, ohne stoffliche
Veränderungen.
Einteilung nach der
Forschungsart:
ü Theoretische Physik (Erklärungen, Ableitungen der
Gesetze)
ü Experimentalphysik (Tatsachen,
Überprüft die Theorie empirisch, Versuche, Beobachtungen)
Physik
ist eine Naturwissenschaft (Biologie, Mathematik, Astronomie, Chemie usw.)
Einteilung nach der
Anwendung:
ü
Astrophysik
(Erforschung d. Himmelskörper)
ü
Geophysik
(Physik der Erde)
ü Technische Physik
Einteilung nach der
Entwicklung:
ü
Mechanik
(Lehre der Kraft)
ü
Akustik
(Lehre des Schals)
ü
Wärmelehre
ü
Optik
(Lehre vom Licht)
ü
Magnetismus
(Anziehung v. Stoffen, bestimmte Eigenschaften v. Stoffen)
ü
Elektrizität
(Lehre vom Strom)
ü
Atomphysik
(Kernzerfall u. Kernfusion)
Seit Beginn des 20. Jh.
unterscheidet man:
ü
Physik der
Materie
ü
Physik der
Wellenfelder
Moderne Einteilung
ü
Makrophysik
(atomare Vorgänge)
ü
Mikrophysik
(subatomare Vorgänge)
Physik ist eine genaue Wissenschaft
Physikalische
Gesetzmäßigkeiten gelten nur dann, wenn die Versuche (Experimente) wiederholbar und messbar
sind.
zB Moleküle
sind 1/1 000 000 m
Abstand
Erde--Sonne = 150 Mio. km
1
|
m =
|
1
|
=
10x10-6 = 10xmm 10-6
Mikro
|
100 000
|
10x106
|
150
000 000 km = 150 000 000 000 m = 150 x 10 9 m = 150 Gm
Dekadisches
System (Buch S
17)
2500
ha = 25 000 000 m2 = 25 x 106 =
25 Mm² (1 ha = 10000 m²)
Å = 10-8 cm (Einheit
der Mikroskopie)
10-8
x
10-2 m
Å = 10-10 m
Vorsilbe
|
Abkürzung
|
Wert
|
|
|
|
|
|
|
|
Peta
|
P
|
10
|
15
|
Billiarde
|
Tera
|
T
|
10
|
12
|
Billion
|
Giga
|
G
|
10
|
9
|
Milliarde
|
Mega
|
M
|
10
|
6
|
Million
|
Kilo
|
k
|
10
|
3
|
Tausend
|
Hekto
|
h
|
10
|
2
|
Hundert
|
Deka
|
da
|
10
|
1
|
Zehn
|
Dezi
|
d
|
10
|
-1
|
Zehntel
|
Zenti
|
c
|
10
|
-2
|
Hundertstel
|
Milli
|
m
|
10
|
-3
|
Tausendstel
|
Mikro
|
µ
|
10
|
-6
|
Millionstel
|
Nano
|
n
|
10
|
-9
|
Milliardstel
|
Pico
|
p
|
10
|
-12
|
Billionstel
|
Physikalische Größen:
messbare
Werte in der Physik
Bestehen
aus: Maßzahl x Einheit (zB 4 m)
Einteilung:
ü
Grundgrößen
sind von Menschen für die Menschheit international abgesprochenen worden. Man
findet sie im SI-System (S 16)
ü
Abgeleitete
Größen
bestehen aus mehreren Grundgrößen
Grundgrößen im Einzelnen:
1 neue geografische Meile
|
= 7420,438 m
|
|
1 deutsche Landmeile
|
= 7532 m
|
|
1 preußische Elle
|
= 25,5 Zoll
|
= 0,66 m
|
1 englische Meile
|
= 1760 yards
|
= 1609,33 m
|
1 Faden
|
= 1,829 m
|
|
1 englischer Fuß
|
= 0,305 m
|
|
1 englischer Yard
|
= 3 feet
|
|
1 englischer Zoll (inch)
|
= 2,54 m
|
|
1 Welt-Seemeile
|
= 1,852 m
|
|
1 russischer Werst
|
= 500 Saschen
|
= 1066,78 m
|
1 russischer Saschen
|
= 7 Fuß
|
= 2,1336 m
|
1 dänische Meile
|
= 7,532 m
|
|
1 norwegische Meile
|
= 10 km
|
|
Meter (m) ist
eine Längeneinheit, stammt vom Urmeter
1
m =
|
1
|
des
Erdumfanges
|
40 000 000
|
Sekunde (s) ist eine Zeiteinheit
1 s = 86 400ste Teil eines
mittleren Sonnentages
Kilogramm (kg) ist die Masseeinheit, stammt vom Urkilogramm, das
in Sèrves bei Paris aufbewahrt
wird, besteht aus
Platin-Iridium.
Gewicht wird in Newton
angegeben G = F = m*g = N (Masse x Beschleunigung)
gmond = 1,65 ms-2
(K) ist die Einheit der
thermodynamischen Temperatur
Absoluter Nullpunkt: -273,15° C
hat keine Minuswerte 1
Kelvin = 1 Grad (muss nicht umgerechnet werden)
Ampere (A) Einheit der elektrischen Stromstärke
Benannt nach dem französischen
Physiker André Marie Ampère
Candela (cd) Einheit der Lichtstärke
1 cd = Lichtstärke einer
Weihnachtskerze (100 Watt Birne = 80-100 cd)
Mol (mol) Einheit der Stoffmenge
1
mol sind soviel Gramm wie die relative Atommassenzahl angibt
Grundgrößen
müssen in der Physik verwendet werden (zB nicht Celsius sondern
Kelvin)
SI-System
– Maß und Eichgesetz verpflichtet uns an diese Gesetze zu halten.
Beispiel
für Abgeleitete Größen
V =
|
s
|
Geschwindigkeit =
|
s
|
t
|
t
|
Skalar
und Vektor
Vektor
ist eine gerichtete physikalische Größe. Mann muss Betrag und Richtung angeben
(Steig od. Sinkgeschwindigkeit)
Skalar
ist eine ungerichtete physikalische Größe (zB Sekunde, Temperatur)
Die Bewegung
=
Folge einer Kraft, gehört zur Mechanik
wird
Kraft nicht einbezogen spricht man von der Kinematik
wird
die Kraft einbezogen, spricht man von Dynamik
Bewegungsarten
ü
geht die
Bewegung richtungsgebunden, spricht man von einer Translation (immer in
eine Richtung)
ü
geht die
Bewegung um eine Achse und wechselt dauernd die Richtung, spricht man von Rotation
à zB Bewegung der Erde um sich selbst
ü
Bewegung
der Erde um die Sonne à Revolution (siehe S 19)
Schwierigkeit
der Bewegung
liegt
im Bezugssystem à Nix ist fix
es
kommt immer auf den Beobachter an (Relativitätstheorie – Albert
Einstein)
Deshalb
hat man sich geeinigt, dass der Beobachter in Ruhe ist (Geschw. = 0)
(Beispiele
S 19)
Gesetzmäßigkeiten der Bewegung (Formeln)
a.) Gleichförmige
Bewegung:
wenn Geschwindigkeit einen konstanten Betrag hat
V =
|
s
|
Geschwindigkeit =
|
s
|
t
|
t
|
∆ = d (Delta = kl. Betrag)
Werte
im Zähler sind direkt proportional à wenn s größer wird, wird auch
V größer
Zähler
zu Nenner sind indirekt proportional à wenn
t wird größer, wird V kleiner
zB Wolfsberg – St. Paul 17 km
in 48 min
V
= 5,9 m/s = 21,25 km/h ( :1000x3600)
130
km/h = 36,1 m/s (x1000: 3600)
Diese Formel ist nicht
Alltagstauglich deshalb nimmt man Durchschnittsgeschwindigkeit:
Momentangeschwindigkeit:
Zeit
wird ausgeschalten à nur ganz kurze Zeitspanne
b.)
Beschleunigte Bewegung
a = Beschleunigung (Akzeleration) à Wegzunahme in der Zeiteinheit
c.)
[a]
=
|
V
|
=
|
m
|
=
|
m
|
= m/
s-2
|
s
|
t
|
s
|
s²
|
1 s = 4 m
2 s = 6 m
2 m/s² (Beschleunigung)
3 s = 8 m
(V = V2 – V1)
(t = t2 –t1)
9 s = 45 m/s à 5 m/s²
Wie groß
ist der Weg bei einer Beschleunigten Bewegung?
v0
= Anfangsgeschwindigkeit
v1=
1. Wert
Die
Gesamtwege verhalten sich wie die Quadtrate der Zeit.
Wie
lautet die Formel, wenn die Zeit ersetzt wird?
s
=
|
a
|
x t²
|
=
|
a
|
v2
|
;
|
t =
|
v
|
2
|
2
|
a2
|
a
|
|
|
|
s =
|
v2
|
|
2a
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fallbeschleunigung (Erdbeschleunigung)
= g (Gravitation) (a
wird zu g)
à auf jedem Ort der Erde
verschieden
à Mittelwert g = 9,81 ms-2
à Grund: die Erde ist eine Kugel
à am Äquator am geringsten (gr.
Anziehungskraft aber hohe Zentrifugalkraft)
Der freie Fall
alle
Körper im Luftleerenraum fallen gleich schnell
s = h
a = g
alle
Formeln werden verwendet
Unterschied
= Luftwiderstand zu Wirklichkeit und Berechnung
Fallschirmspringer
landet mit Geschwindigkeit 5 m/s, aus welcher Höher trifft man auf.
h =
1,27 m
c) Zusammengesetzte
Bewegung
a.
Die meisten
Bewegungen sind zusammengesetzte Bewegungen, lassen sich aber in einzelne
zerlegen.
zB Beim Boot --> die wahre Bewegung ist das Resultat aus der
Bewegungsgeschwindigkeit und Strömungsgeschwindigkeit
b.
Für diese
gilt das Unabhängigkeitsprinzip
verschiedene Bewegungen, die in eine Richtung laufen, werden zusammengezählt,
entgegengesetzte Bewegungen werden subtrahiert.
Paradebeispiel
: Der Wurf
a)
Lotrechter
Wurf nach oben
b)
Waagrechter
Wurf
c)
Schiefer
Wurf
a)
Steighöhe = H
Steigzeit = T
|
|
Lotrechter Wurf
vt
Vt = V0 - gt
t à T wenn v = 0
Wenn ich Geschwindigkeit null setzt, bekomme ich die Geschwindigkeit für die
Steigzeit
V0 = gT à
Aus der Steigzeit erhält man die Steighöhe
b)
= Parabel (Hälfte eine Hyperbel)
|
|
höchster Punkt, Kulmination
|
|
Schiefer Wurf
Geschoß geht am weitesten wenn der Winkel 45° beträgt
Ballistische Kurve: Punkt wo das Geschoss
aufschlagen wird (Luftwiderstand, Gegenwind)
c)
halbe
Parabel
x-Achse
= vo
y-Achse
= gt
|
|
Waagrechter Wurf
Dynamik
Was ist die Kraft?
Einheit
ist Newton
3 Gesetze (Axiomen) der Kraft :
- Trägheitsprinzip
Jeder Körper verharrt in seinem Trägheitszustand, solange keine Kraft
einwirkt – Gegenteil: Wenn eine Kraft eintritt bewegt sich der Körper
Kraft = Ursache der Bewegung
zB beim Busfahren wird man nach hinten gedrückt, beim Bremsen nach vorne
Geldstück auf Papier über Becher –Papier wegziehen fällt in Becher
Weltraumbewegung: Einmal gezündet, braucht nie mehr Sprit, weil keine
Kraft mehr einwirkt und kein Luftwiderstand besteht
Wenn man vom Pferd springt, passiert am wenigstens, wenn man schräg nach
vorne springt. (In der Bewegungsrichtung mitkommen)
- Das dynamische Grundgesetz der Mechanik
Kraft
ist Masse mal Beschleunigung
Kraft und Masse sind direkt proportional
F = C*m*a Kraft = Proportionalitätsfaktor x Masse x Beschleunigung
N = kg*m/s² 1 N = 1 kg * m/s²
1 Newton ist jene Kraft die 1 kg Masse die Erdbeschleunigung von
9,81 m/s² erteilt.
aus dieser Definition ist das Gewicht auch eine Kraft:
Gewicht = m . g
Gewicht = 45 x 10 N = 450 N
- Prinzip der Wirkung und Gegenwirkung – das Rückstoßprinzip
(actio est reactio)
Jede
Kraft bewirt eine gleich große Gegenkraft, Kräfte treten immer paarweise
auf
zB Mit der Kraft, mit der man auf den Boden tritt, tritt sie dagegen sonst
würde man einsinken.
Rückstoßprinzip: z.B. bei Rakete Fortbewegung, im Ruderboot,
Tintenfisch
Weitere Kraftarten
1.
Die Kraft
einer Federwaage (S 33) – Hookesches Gesetz
2.
Kräfte, die
bleibende Verformungen bewirken – Plastizität
3.
Die Kraft
bei der Rotation = Drehmoment (S35)
4.
Die Kraft
mit der der Körper von der Erde angezogen wird ist das Gewicht.
5.
Die
Schwerkraft bestimmt die Gleichgewichtslage der Körper
6.
Impuls als
kurz einwirkende Kraft (S42)
7.
Maschinen
führen zur Kraft Ersparnis (S43)
8.
Reibungskraft
(S44)
9.
Zentripetal
und Zentrifugalkraft (S49)
10.
Molekularkraft
11.
Druck
Hookesches Gesetz (Kraft der Federwage):
F = D x ∆ l
jede
Kraft bewirkt eine Verlängerung
ð D = Federkonstante (der
Faktor der das richtige Ergebnis gibt) beinhaltet die Eigenschaften des Materials
ð Federnormen ergeben die
Federwaage
ð wenn nach der Belastung der Körper
wieder in seine Urform zurück geht à nennt man Elastizität
Plastizität
plastischà
Krafteinwirkung bewirkt Verformung und die wird erhalten.
à Diese Kraft ist wichtig im
technischen Bereich von Gebäuden
à jedes Material hat eine
Plastizitätsgrenze
à wird dieses überschritten,
bricht das Material.
Gegenteil
von plastisch: elastisch
Die Kraft der Rotation (Drehmoment)
M = F x r
Drehmoment:
Kraft x Kraftarm
Einheit
ist Newton Meter (Nm)
Kraft
bei Runden Bewegung = Kraft die ich anwende und dem Abstand
zB
Reifenwechseln je länger der Abstand, desto weniger Kraft muss ich aufwenden
Einarmiger
Hebel
Goldene Regel der Mechanik: Je länger der Weg ist desto geringer die Kraft
zB 200 kg auf einen Meter hochheben à
wir nehmen ein langes Brett und rollen es hinauf à
ersparen uns Kraft
Anordnung
heißt schiefe Ebene … zB eine Schraube
Diese
Vorrichtung ist eine einfache Maschine, weil
sie Kraft erspart. Der Hebel und eine Rolle (mehrere Rollen sind ein Flaschenzug
– pro Rolle halbiert sich das Gewicht) sind einfache Maschinen.
Drehmoment
wird sehr oft bei der Beschreibung von Autos angegeben à
Das maximale Drehmoment bei einer Umdrehung à hohes
Drehmoment bei niedriger Umdrehung = gutes Auto
Gewicht
Die
Kraft mit der der Körper von der Erde angezogen wird à
Gewicht
Das
Gewicht ist eine Form der Kraft
G =
m x g à
wird in Newton angegeben
Unterschied
Masse – Gewicht à Masse immer konstant, Gewicht
ändert sich von Ort zu Ort
Die
Masse ist immer konstant, das Gewicht veränderlich und vom Ort abhängig.
Wenn
ein Flugzeug fliegt hat es kein Gewicht, durch den Auftrieb.
Die
Rolle:
Die
Rolle ist eine Scheibe, die eine eingeschnittene Schnurlaufrille im Rand hat.
Fest
Rolle:
an
einem Balken befestigt.
ändert
die Richtung einer Kraft
Mithilfe
einer festen Rolle kann man nach unten ziehen
F1=F2
weg
wird verdoppelt à pro Rolle wird die Hälfte des
Gewichts erspart,
Lose
Rolle:
frei
beweglich
Kraft
wird in 2 Teilkräfte aufgeteilt F1=F2*2
pro
Rolle erspart man sich Kraft
mehrere
lose Rollen à größtmögliche Kraftersparung à
Flaschenzug
Schwerkraft
Wirkt
am Schwerpunkt à Schwerpunkt gibt an wo die
gesamte Masse eines Körpers liegt.
à ist aber ausschlaggebend für
den Gleichgewichtszustands eines Körpers à je tiefer der Schwerpunkt,
desto besser ist der Gleichgewichtszustand
Beim
Gleichgewicht ist auch die unterstützende Fläche entscheidend
Beispiele:
Stehaufmännchen:
ð Schwerpunkt ganz unten, Gleichgewicht
hervorragend. (Stabiles Gleichgewicht)
Ist
der Schwerpunkt ganz unten ð Stabiles (sicheres)
Gleichgewicht
Ist
der Schwerpunkt auf einer Ebene verschiebbar ð Indifferentes
Gleichgewicht
Ist
der Schwerpunkt sehr hoch ð Labiles (unsicheres)
Gleichgewicht. (S36)
Impuls als kurz einwirkende Kraft
Wenn
auf einen Körper eine Kraft nur kurz einwirkt, bewirkt an einem Körper eine
Geschwindigkeit
F x t = m x v
Strom
à ist so schnell, weil ein Elektron anschupft à
ist Impulse Weitergabe der Elektronen.
Bei
Kanonen à
mv = -mv0
Der
Impulse kann nicht verschwinden!
Reibungskraft
FR=m*FN
Reibungskraft
= der Reibungskoeffizient mal Normalkraft à je mehr Gewicht ein Körper
besitzt desto mehr Reibung hat er.
Gibt
drei Arten von m:
ü
Haftreibung ð ist
die größte – Kasten steht am Boden, schwer zu bewegen.
ü
Gleitreibung ð Wenn
ich mit dem Teppich den Kasten bewege, spricht man von Gleittreibung.
ü
Rollreibung ð ist
die kleinste – Wenn ich am Kasten Rollen befestige und ihn bewege, spricht man
von Rollreibung.
Je
nach Reibungsart kann man sich sehr schwer und leicht bewegen.
Alle
drei Reibungsarten haben im Alltag eine große Auswirkung.
ð Die Reibung bringt bei
Maschinen einen Energieverlust
ð Reibung kann mit der Sohle
erhöht oder verringert werden (weiche Materialen bringen große Haftung)
ð Auswahl der Reifen spielt es
eine große Rolle. (ganz weiche Reifen, bringen fantastische Haftung, man sie
jedoch nach ein paar kilometern austauschen)
Gleitreibung ðdurch
zwei harte ebene Flächen, kann Gleitfähigkeit durch Schmiermittel erhöhen –
beim Schlittschuhlaufen, Schifahren (Wachs); Auto (Öl – Kolben werden
geschmiert, passiert das nicht kommt es zu einem Verreiber)
Reibung
soll manchmal 0 sein, weil sie Energieverlust bewirkt. Man erreicht das
am besten durch ein Kugellager.
Zentrifugal- und Zentripetalkraft
Fz
= m*v² Fliehkraft
= Masse * Geschwindigkeit²
r
Molekularkraft
Druck
|
|
|
|
|
|
|
|
Potentielle Energie am
größten, kinetische Energie ist am geringsten
|
|
|
Energieerhaltungssatz:
Der Wirkungsgrad
Energiearten:
Photovoltaik ist die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in
elektrische Energie.
Als
direkter Speicher für elektrische Energie kommen
eigentlich nur das elektrische oder magnetische Feld oder Batterien in Frage.
Die
gesicherte Versorgung der Bevölkerung mit elektrischer Energie ist eine der
wichtigsten Aufgaben der Infrastruktur unserer Volkswirtschaft und eine
Voraussetzung für ein Leben in geordneten sozialen Verhältnissen.
Vorteile
jede
Primärenergiequelle auszunutzen und zwar unbeeinflusst davon ob es sich um
fossile Energiestoffe (Kohle, Gas, Öl), oder um andere Energiequellen
(Biomasse, Sonnenenergie) handelt.
rasch,
zuverlässig, sauber und verlustarm bis zum Endabnehmer verteilen und in
alle Nutzenergieformen umwandeln.
Sie
ist einfach und genau zu messen, zu steuern und zu regeln.
Sie
ist für die Informationsverarbeitung praktisch unersetzlich.
Nachteile:
ð
Sie
lässt sich nicht unmittelbar speichern. Zurzeit existiert noch kein
Langzeitspeicher für elektrische Energie.
Ihre
Übertragung ist an Leitungen gebunden. Freileitungen beeinflussen das
Landschaftsbild, Erdkabel können bei großen Leistungen das Erdreich
erwärmen und sind aufwendig zu installieren.
Photovoltaik
ð benötigt die
Solarzelle (braucht Lichtquelle)
ð Solarzelle besteht
aus einer bestimmten Anordnung von Halbleiterelementen (Silizium - Si,
Selen - Se und Germanium - Ge)
Einsatz
heute:
ð Taschenrechner,
ð bei leuchtenden
Verkehrschildern wo kein Strom vorhanden ist, Gartenlaternen,
ð Solarzelle auf
Motorboot für Strom,
ð wird überall
eingesetzt wo kein Strom vorhanden ist – Almhütten, auf Bergen gibt es
Solarkraftwerke (zB Loser)
ð Investition dauert
ca. 8-10 Jahre
Zukunftsperspektive:
Nullenergiehäuser bauen wird (Energie die benötigt wird, erzeugt man selbst,
man muss keine Energie mehr zukaufen
Südwestlage
ð immer Sonne
Südwestlage
wird mit Solarzellen und Wintergarten (heizt auf und bringt die Wärme weiter)
ausgestattet.
Problem:
Es ist noch relativ teuer, zahlt sich nur aus wenn man einen Überschuss
produziert. Kann den Strom nur mit Akku speichern, Akkus sind aber schlecht!
ð Speicherung
benötigt eine technische Verbesserung
(Kollektoren
sind für Warmwasseraufbereitung)
Bedeutung der Solarenergie
Man spricht von
Photovoltaik, wenn die Energie des Sonnenlichts mit Hilfe von Solarzellen in
Strom verwandelt wird. Das griechische Wort „Photo" steht für Licht,
während „Voltaik" vom Namen des Physikers Alessandro Volta abgeleitet ist,
nach dem auch die
Maßeinheit Volt für die elektrische Spannung benannt wurde.
Man braucht lediglich
die Solarzelle dem Sonnenlicht auszusetzen und den elektrischen Strom
abzugreifen. Die Solarzelle stellt sozusagen ein Minikraftwerk dar.
Photovoltaik
Solarzellen
aus dünnen Scheiben kristallinen Siliziums (Halbleiter), können Sonnenstrahlen
direkt in Elektrizität umwandeln.
Was ist eine Solarzelle?
Eine Solarzelle ist
eine sehr dünne Scheibe, hergestellt aus dem Material Silizium und etwa 10 x 10
cm groß. Auf der Vorder- und der Rückseite sind Kontaktbänder befestigt, die
den vom Sonnenlicht in der Zelle erzeugten Strom abführen. Das Silizium wird
aus Quarzsand gewonnen, den es auf der Erde im Überfluss gibt.
Wie funktioniert eine Solarzelle?
Für eine Solarzelle
werden zwei unterschiedlich leitende Siliziumschichten aufeinander gebracht. Durch
diese beiden Schichten die durch eine Membran getrennt sind, wird Strom erzeugt.
Durch ständige Verbesserungen im Material erreicht man heute eine
Energieausbeute von ca. 15 Prozent.
Fossile Energie
Fossile
Energie
ist der Sammelbegriff für Energierohstoffe, die in der Erde lagern und sich vor
vielen Millionen Jahren aus tierischen und pflanzlichen Resten gebildet haben
(z.B. Torf, Kohle, Erdöl und Erdgas). Sie kommt nur in begrenzten Mengen vor
und kann nicht erneuert werden.
Erdgas ist ein
Energieträger aus Gemischen verschiedener Gase, das meist gemeinsam mit Erdöl
vorkommt. In erster Linie besteht Erdgas aus Methan (ca. 85%). Erdgas ist der
umweltfreundlichste fossile Brennstoff wegen der geringen Schwefeldioxid - und
Kohlendioxid-Emissionen bei seiner Verbrennung.
Kohle
Kohle
ist ein wichtiger Energieträger
besteht
hauptsächlich aus Kohlenstoff
Je
nach Art der Kohle liegt dieser Anteil zwischen 40 und 90%.
Man
unterscheidet die etwa 250 Millionen Jahre alte Steinkohle und die etwa 50
Millionen Jahre alte Braunkohle.
Erdöl
Erdöl ist es eine schwarze, dickflüssige, schmutzige Flüssigkeit, die
stinkt und heiß ist. Sie muss erst gereinigt werden, bevor das Rohöl
weiterverarbeitet werden kann- zu Heizöl, Benzin, Kerosin und Dieselöl. In
diesen verschiedenen Formen deckt es fast die Hälfte unseres gesamten
Energiebedarfs. Aber es ist nicht nur Energielieferant, sondern auch Rohstoff
für die Herstellung von Medikamenten; Kunststoffen; Kunstfasern,
Pflanzenschutzmitteln; Reinigungsmitteln; Kunstdüngern und sogar
Nahrungsmitteln. Ohne Erdöl gebe es viele Dinge nicht; die uns in unserem
täglichen Leben selbstverständlich geworden sind.
Circa 80% des Energiebedarfs der Welt werden von 25% der
Weltbevölkerung verbraucht.
Andererseits entstehen
bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern Schadstoffe, die unsere Umwelt
und damit unsere Lebensgrundlage gefährden. Das sind vor allem:
Kohlendioxid (CO2)
|
In den nächsten 50
Jahren wird sich die Durchschnittstemperatur auf der Welt um 3° erhöhen.
|
Stickstoffoxide (NOx)
|
Hauptverursacher
des Waldsterbens und hoher Ozon-Konzentration, Reizstoff für die Atemorgane.
Bei Sonnenlicht entsteht aus NO2 OZON = Gift
|
Schwefeldioxid (SO2)
|
Mitverursacher
des Waldsterbens, beeinträchtigt die lebensnotwendige Photosynthese bei den
Pflanzen. Saurer Regen
|
…ist Energie, welche
durch elektromagnetische Strahlung transportiert wird. Wenn ein Strahl dieser
Energie auf ein Objekt trifft, dann kann sie teilweise oder insgesamt
aufgesaugt, und in eine andere Energieform umgewandelt werden.
Mikrowellenstrahlung
(elektromagnetische Strahlung) wenn sie auf Wasser trifft, und in Wärmeenergie
umgewandelt wird. Dadurch werden die Nahrungsmittel im Mikrowellenofen
aufgeheizt.
Der Spezialfall, ist
die Energie welche im für das menschliche Auge sichtbaren Bereich transportiert
wird. Wir messen die Leistung einer Lichtquelle normalerweise anhand der
erzeugten Strahlungsenergie, gewichtet mit der Empfindlichkeitskurve des
menschlichen Auges, pro Zeiteinheit, also anhand des Lichtstromes.
Die Strahlungsenergie wird in Joule (j) angegeben.
Die
transportierte Energie hängt von der Wellenlänge und von der Schwingungsausweitung
der Strahlung ab. Je kürzer die Wellenlänge und damit je höher die Frequenz
(Schwingungszahl), desto mehr Energie kann von einem Strahl transportiert
werden.
Wasserenergie
Aufgrund
der Höhenunterschiede zwischen den einzelnen Landflächen und des
Meeresspiegels, auf den Kontinenten, entsteht nutzbare potentielle Energie der
Wassermenge.
Die
potentielle Wasserenergie (E) hängt in erster Linie von der Fallhöhe und der
menge des Wassers ab.
Um
die "gespeicherte Energie" zu berechnen, gilt:
E = g x m x h
Wasserenergie
= Erdbeschleunigung * Wassermenge * Höhendifferenz
Mit
Hilfe dieser Formel lassen sich mechanische Kraftwerksleistungen theoretisch
errechnen und mit elektrischen Kraftwerksleistungen vergleichen, um den
Wirkungsgrad der Anlage zu bestimmen.
TURBINENARTEN
Die Kaplanturbine
1912-1918
entstand diese Turbine durch den Österreicher Victor Kaplan. Diese Turbinenart
gleicht einer Schiffsschraube. Die Flügel des Turbinenlaufrades sind
verstellbar. Dadurch kann die Turbinenleistung an das schwankende
Flusswasserangebot angepasst werden.
Die Francisturbine
Sie
wurde 1849 von James B. Francis erfunden. Bei der Francisturbine wird das
Wasser durch ein feststehendes Leitrad mit verstellbaren Schaufeln auf die
gegenläufig gekrümmten Schaufeln des Laufrades gelenkt.
Peltonrad
Die
Turbinenart für Speicherkraftwerke, wo eine hohe Fallhöhe vorhanden ist.
WASSERKRAFTWERKSARTEN
Das Laufwasserkraftwerk
Sie
sind durch eine geringe Fallhöhe des Wassers und durch einen stetigen
Wasserdurchlauf gekennzeichnet, Kaplanturbinen werden bei diesem Kraftwerkstyp
in der Regel eingesetzt.
Das
Speicherwasserkraftwerk
Für
die Errichtung dieser Kraftwerksart eignen sich hochgelegene Seen mit einem
natürlichen Wasserzulauf und Talsperren unter Einsatz der Francis- oder
Pelltonturbine. Die Speicherwasserkraftwerke werden in der
Elektrizitätsversorgung vorwiegend zur Spitzenbedarfsdeckung eingesetzt.
1.Windenergie
besteht aus Flügeln (Turbine) und dem Generator
Windkraftwerke sind Anlagen, die elektrische Energie erzeugen.
Durch den Wind
werden die Rotoren (Turbinen), die in den Windkraftanlagen
eingebaut sind, zum Drehen
gebracht, dadurch wird elektrischer Strom in dem dahinter
liegenden Generator erzeugt. Windenergie entsteht nicht
aus Kohle, Gas, Öl oder Kraftwerken, sondern soll den Verbrauch
dieser
Energieträger ersetzen oder senken, um die Vorräte zu schonen und
zur
Entlastung der Umwelt beizutragen.
Windenergie ist eine erneuerbare Energiequelle. Größter Windpark
Österreichs: Parndorf in Burgenland.
Bisherige Windräder auf der Koralpe scheiterten an den Protesten
der Umweltschützer.
2. Techniken
Im Laufe der Zeit haben sich verschiedene Techniken in der
Herstellung von
Windrädern entwickeln können. Es gibt 1. die vertikal
laufenden Windräder und
2. die horizontal laufenden Windräder.
Die vertikalen Windräder stehen senkrecht zum Wind und sind
abhängig von der
Windrichtung. Die Drehbewegung wird auf Generatoren oder auf
Arbeitsmaschinen,
wie z.B. Pumpen übertragen.
Dagegen sind die horizontal laufenden Windräder unabhängig von der
Windrichtung, sie arbeiten auch, wenn der Wind von hinten kommt.
Eine weitere Technik ist der Darrieus-Rotor.
Die Form der Rotorenblätter
gleichen einem Zwiebelring. Auch dieser Rotor arbeitet unabhängig
von der
Windrichtung. Er kann den Wind auch schon in geringer Höhe
auffangen und muss
deshalb nicht auf einem hohen Mast angebracht werden.
3. Heutiger Stand der Entwicklung
Die erneuerbaren Energiequellen sind theoretisch unerschöpflich.
In der Praxis
kann man nach heutigem Stand der Technik nur einen geringen Teil
Windkraftanlagen wirtschaftlich nutzen, weil Windenergie nur zeitweilig
vorhanden ist. Die Nutzung der Energie ist deshalb an teure
Techniken
gebunden. Erforderliche Speicher, die die Energie speichert,
müssen noch
entwickelt werden. Deshalb ist Windenergie nicht geeignet, um
ganze Regionen
zu sichern.
Am
27.11 stand in der Kleinen Zeitung ein Artikel über die Windenergie. Im
Lavanttal soll jetzt ein Windkraftwerk errichtet werden. Es würde aber für die
Stromkunden zu höheren Preisen kommen. Die Naturschützer und jetzt auch die
Kärntner SPÖ ist aber gegen das Windkraftwerk, da es an ökologisch sensiblen
Lagen gebaut werden sollte.
Energie der Nahrung:
Wärmeenergie
= Die Summe der Bewegungsenergie aller Moleküle.
ð keine Bewegung gibt es nicht (Absoluter
Nullpunkt)
ð Je wärmer ein Gegenstand ist größer sein Volumen.
ð Wärme breitet sich immer aus, von höherer zu
niedriger Temperatur
ð Aus Wärme kann keine Andere Energie mehr
entstehen
ð von niederen zu höheren nur wenn ich neue Energie
(Arbeit) verwende
Wärme geht immer von
heißer auf kühler.
WÄRMEEINHEITEN
Mechanische Energie kann durch Reibung in Wärme umgewandelt werden.
Wärme lässt sich schlecht umwandeln ð Wirkungsgrad
Wenn Wärme in mechanische Energie umgewandelt wird, wie z. B. in der
Verbrennungskraftmaschine, gilt das Gesetz der Energieerhaltung auch. In jeder
Maschine geht jedoch ein Teil der Energie in Form von Wärme verloren, da keine
Maschine einen Wirkungsgrad von 100 Prozent hat.
ð
Perpetuum
mobile (= andauernd oder ewig beweglich)
– ein Gerät das sich immer bewegt, (gibt es nicht, weil es bei
Energieumwandlung immer einen Verlust gibt)
WÄRMEÜBERTRAGUNG
Die Wärmeübertragung findet durch drei Prozesse statt: Wärmeleitung und –Strahlung, Bewegung von Materie = Konvektion
(Wärmeströmung)
1.
Wärmeleitung erfordert physischen Kontakt (zB Draht) zwischen den Körpern oder Teilen
von Körpern, die Wärme austauschen. (Nichtleiter keine Wärmeleitung ð schlechtester ist Vakuum zB Doppelgas
zwischen Vakuum, od. Thermosflache) Metall in Flamme – AU!!!
2.
Strahlung hingegen
erfordert keinen Kontakt der Körper, auch nicht die Anwesenheit von Materien
zwischen den Körpern. (in Form von Wellen, muss kein Medium vorhanden sein)
Sonne
3.
Konvektion läuft mit Hilfe der Bewegung einer Flüssigkeit oder eines Gases ab, die
Kontakt zu Materie mit unterschiedlicher Temperatur haben. Das erwärmte Medium
wird weitergegeben. (zB beim Heizkörper ð Gas oder Luftkonvektion ð sind ungesund weil sie die
Staubteilchen mitnehmen, Strahlung ist gesünder zB Kachelofen o.
Fußbodenheizung ) Wasser in Rohr anheizen – Konvektion
durch
Veränderung der Druckverhältnisse habe ich verschiedene Aggregatzustände
bei den Temperaturen
Resublimieren: muss ein Vakuum erzeugen und die Temperatur
erniedrigen
im Vakuum geht fest direkt in gasförmig über (sublimieren)
Flüssigkeit zum Sieden: Temperatur erhöhen oder Druck senken
Sieden => Umgebung wird kühl, zB beim Rückenschwitzen
Feststoff zum Schmelzen: Temperatur erhöhen oder Druck erhöhen
Tripelpunkt ist der Punkt, wo alle 3 Phasen auf einmal
zusammenkommen (flüssig, gasförmig, fest).
Kondensation: entweder Druck erhöhen oder Temperatur herunter
drehen.
Linie
ist die Sublimationslinie, die alle Sublimationspunkte verbindet
fest
– flüssig = Schmelzkurve
Siedepunktskurve
flüssig – gasförmig
Wärmepumpe:
Vorteil der Wärmepumpe:
6
Das Heizsystem Wärmepumpe braucht weder einen
Lagerraum für Brennstoff noch einen Kamin.
6
Die Wärmepumpe kann sogar in einem Fitness- oder
Hobbyraum aufgestellt werden, weil sie keine lästigen Gerüche und keine
nennenswerten Geräusche verursacht.
6
Bei speziellen Typen von Wärmepumpen, die direkt
im Garten aufgestellt werden, entfällt der Platzbedarf im Haus vollständig.
„Die Energie aus Ihrem Garten“
Nachteile:
Spezielle Wärmepumpe
Klimaanlage
Wärmeverhalten von Wasser ist eine Ausnahme. ð Anomalie des Wassers
Die einzelnen Takte des Motors:
Elektromotor
Wasserstoffmotor
Sterling Motor
Brennstoffzelle
Brennstoffzellen sind elektrochemische
Systeme, die die chemische Energie von Oxidationsprozessen direkt in
elektrische Energie umsetzen. Das Funktionsprinzip ist ähnlich dem von
Primärbatterien, mit dem Unterschied, dass die Energie nicht in den Elektroden
gespeichert ist, sondern in einem externen Tank gelagert ist. Die Brennstoffzellen-Technologie
wurde bereits vor mehr als 100 Jahren - vor allem für Anwendungen in der
Weltraumtechnologie - erfunden. Die Anwendungsgebiete heutzutage sind in
Kraft-Wärme-Kopplungssystemen (KWK) für die Bereitstellung von elektrischer und
thermischer Energie und als Stromquelle für elektrische Fahrzeuge. Zum
Unterschied zu batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen haben
brennstoffzellenbetriebene Fahrzeuge den Vorteil, vergleichbare
Leistungsdichten und Reichweiten! mit konventionellen Kraftfahrzeugen mit
Verbrennungsmotor aufzuweisen. Darüber hinaus haben Fortschritte in den
Materialwissenschaften in den letzten Jahrzehnten der
Brennstoffzellentechnologie zum Durchbruch verholfen.
Es gibt Modelle, wo Wasserstoff im Auto
erzeugt wird, beim fahren. Nicht so gefährlich.
Treibhauseffekt
Umweltschutz ist
jedermanns Sache!!!!!!!
Meteorologie (Wetterkunde)
Teilgebiet der
Geophysik; Wissenschaft von den Vorgängen in der Lufthülle der Erde
(Erdatmosphäre)
Wetter: Momentane, oft rasch wechselnder Zustand
der Lufthülle
Großwetterlage: Wetter in einem größeren Gebiet z.B.
Europa
Witterung: Wetterablauf über mehrere Tage
Klima: Ablauf des Wetters im Zeitraum von Jahren
Das Wetter wird
beeinflusst durch Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit,
Wind und Niederschlag
bestimmt.
Barometer messen den Druck von Luft und auch die Höhe (Altimeter). Über die Anzeige des Luftdrucks
auch zur Vorhersage des Wetters verwendet.
Thermometer messen die
Temperatur.
Hygrometer messen die Luftfeuchtigkeit
(siehe auch Coulometrischer
Feuchtesensor).
Anemometer messen die Windgeschwindigkeit.
(mit Schaufeln)
Lysimeter messen die Versickerungs-Verdunstungs-Verhältnis-->Evapotranspiration.
Netradiometer (auch Netto Radiometer)
zur Messung der Globalstrahlung
(Meteorologie Gesamtstrahlungbilanz)
Pyranometer Globalstrahlungsensor (Meteorologie) – Sonnenstrahlung
Albedometer Strahlungsbilanzsensor (Meteorologie)
Windsack zeigt die Windrichtung und eine Näherung für die Windstärke an
Windrichtungsgeber
auch der Wetterhahn
zeigt die Windrichtung an
Cyanometer gibt die Farbintensität der blauen Himmelsfarbe an, als Maß
für die Menge an Wasser welches sich in der Atmosphäre befindet
Luftfeuchtigkeit:
Absolute Luftfeuchtigkeit gibt den tatsächlichen Wasserdampfgehalt
in g/m3 an.
Die relative Luftfeuchtigkeit gibt den Wasserdampfgehalt
in Prozent der Sättigungsmenge an. Sättigungsmenge
ist temperaturabhängig. Kühlt man Luft ab, so sinkt die Sättigungsmenge, die
relative Luftfeuchtigkeit steigt. Die Temperatur bei der Sättigung eintritt
heißt Taupunkt. Messgeräte für die
Luftfeuchtigkeit heißen Hygrometer.
Wenn Luft abkühlt,
ist Sättigung überschritten und es kommt zur Flüssigkeitsbildung.
|
|
Amperemeter
misst Widerst.
|
|
Beispiel 2:
|
Welche Schalter müssen geschlossen werden, damit Lampe 2
leuchtet?
Ist dies eine Serienschaltung oder eine Parallelschaltung?
Sind beide Schalter geschlossen zeigen die beiden
Amperemeter
1) gleich viel an 2) C mehr als D, 3) D mehr als C 4) Null an
|
Beispiel 3:
(zwei gleiche Lampen)
|
Welche Schalter müssen geschlossen werden, damit beide
Lampen leuchten?
Welche(n) Schalter muss man schließen, damit Lampe 1
leuchtet?
Ist dies eine Serienschaltung oder eine Parallelschaltung?
Sind alle Schalter geschlossen, dann ist die Stromstärke
die das Amperemeter c anzeigt
1) genauso groß wie die Anzeige des Amperemeters e
2) nur halb so groß wie die Stromstärke die das Amperemeter e anzeigt
3) Null
|
|
|
Kupferblech und
Zinkblech
je edler das Metal ist, umso schwerer werden Elektronen
abgegeben, edlere Metal ergibt immer Pluspol. Unedleres Metall ist
Minuspol.
Spannungsreihe:
sagt mir, was edel ist, und was nicht.
|
|
Optik - Lichtwellen
2
verschiedene Modellvorstellungen: Dualismus des Lichtes
1.)
Korpuskel-Modell
2.)
Wellenmodell
ad
1) Das Licht besteht aus sehr kleinen Teilchen (Newton 1669); Beweis:
Reflexion und Brechung des Lichtes
ad
2) Licht ist eine elektromagnetische Welle (Maxwell)
Einstein
stellte fest, dass Licht nur in Quanten absorbiert bzw. emittiert werden kann.
(Quantentheorie)
Ausbreitung des Lichtes:
Licht
breitet sich in einem homogenen Medium geradlinig
aus. Undurchsichtige Körper bilden Schatten.
Daher
Mond- bzw. Sonnenfinsternis. (totale und ringförmige Sonnenfinsternis)
Ausnahmen:
mit Spiegel
kann ich Licht versetzen um eine Ecke spiegeln – REFLEXION
hinter ganz
kleinen Löchern entstehen Lichtkegel – BEUGUNG
bei Linsen
wird Lichtstrahl gekrümmt - BRECHUNG
Einstein GEKRÜMMTER
RAUM – Licht neben großen Massen
wird angezogen und daher gekrümmt weitergeleitet
Reflexion
Licht wird an
ebenen, glatten, hellen Stellen zurückgeworfen. Zurückgeworfen nach dem
Reflexionsgesetz.
Einfallswinkel
= Ausfallswinkel
Bedingung:
einfallender, reflektierender Strahl und das Lot liegen in einer Ebene
Anwendung der
Reflexion bei den Spiegeln
Einteilung:
a)
ebenen Spiegel
(Planarspiegel): Abbildung gleich groß und aufrecht, in jedem Planarspiegel
ist alles seitenverkehrt
b)
gekrümmte Spiegel
(sphärische Spiegel)
a.
Hohlspiegel
b.
Wölbspiegel
Arbeiten mit
diesen Spiegeln, wir bekommen von verschiedensten Gegenständen Abbildungen,
dazu benötigt man gewisse, spezielle Strahlen.
Arten von
Strahlen:
Hauptstrahl – bei Spiegeln durch den
Krümmungsmittelpunkt, wird nicht verändert, bleibt immer gerade, niemals
abgelenkt
Parallelstrahl
– geht parallel zur optischen Achse
Fokalstrahlen
– gehen durch den Fokus (Feuerstelle)
Symmetrischer
Strahl – wird an der optischen
Achse symmetrisch reflektiert
Anwendungen der
Lichtreflexion:
1. Ebener Spiegel
Spiegelbilder
erscheinen bei ebenen Spiegeln ebenso weit hinter dem Spiegel, wie der
Gegenstand vor dem Spiegel steht. Das Bild ist scheinbar (virtuell), das heißt,
es kann nicht mit einem Bildschirm aufgefangen werden. Es ist aufrecht und
seitenverkehrt.
2.
Konkav- oder Hohlspiegel
(Reflektor
im Auto beim Scheinwerfer, astronomisches Fernrohr, Fernrohr im Weltraum –
Hubble)
Ist
ein Teil einer spiegelnden Innenfläche einer Hohlkugel. Den Mittelpunkt der
Kugelfläche bezeichnet man als Krümmungsmittelpunkt K. Der halbe Radius
ist die Brennweite. Brennpunkt liegt im Abstand der Brennweite
vom Spiegel.
Hauptstrahlen, das sind Strahlen durch
den Krümmungsmittelpunkt (K) werden in sich selbst, Fokalstrahlen
(Strahlen durch den Brennpunkt) werden parallel zur Spiegelachse reflektiert.
z.B. Scheinwerfer beim Auto: Fernlicht
C =
Krümmungsmittelpunkt (2x f)
f = Brennweite
am nächsten vom
Spiegel ist FOKUS
|
|
rote: Parallelstrahl
grüne: Fokalstrahl
schwarze: geht zurück in sich selbst –
Hauptstrahl
Von
Gegenständen außerhalb der Krümmungsweite erzeugt ein Hohlspiegel
wirkliche reelle, verkehrte, verkleinerte
Bilder zwischen Brennpunkt und Krümmungsmittelpunkt.
Wenn
Gegenstand sehr nahe am Spiegel ist aufrecht,
vergrößert und virtuell.
virtuelle Konstruktion
Hohlspiegel
erzeugen von Gegenständen, die sich innerhalb der Brennweite befinden,
scheinbare (virtuelle), vergrößerte, aufrechte Bilder. (Rasierspiegel,
Kosmetikspiegel)
entspricht
einen polierten Löffel
Umgekehrt
gibt ein Gegenstand zwischen Brennpunkt und Krümmungsmittelpunkt ein
wirkliches, verkehrtes vergrößertes Bild außerhalb der doppelten Brennweite
3. Konvexspiegel oder
Wölbspiegel
Bild
ist aufrecht, verkleinert und virtuell.
(Rückspiegel
beim Auto, Verkehrsspiegel)
Ich kann von
vornherein jedes Bild berechnen, mit den Spiegelgleichungen:
Konkav
Spiegel: 1/g + 1/b = 1/f
g =
Gegenstandsweite
b = wie weit
Bild entfernt ist
f = wie weit
der Fokus entfernt ist
Konvex
Spiegel: 1/g + 1/b = -1/f
Hohlspiegelgleichung: Konkavspiegel:
g...Gegenstandsweite b...
Bildweite f.....Brennweite
Die Brechung
Gesetz von Snellius
eigentliche
Lichtmessung im Vakuum – höchste Lichtgeschwindigkeit – je dichter das Medium,
desto geringer die Geschwindigkeit
Snellius:
absolute Brechzahl, relative Brechzahl
c1/c2
= n ½ rel. Bz
cr/cabc
… z = n abs. Bz
– alle Medien werden auf das Vakuum bezogen
Linsen
Ü Konvexlinsen: Sammellinsen – zur
optischen Achse
Ü Konkavlinsen Zerstreuungslinsen – nach
dem Durchgang geht Licht weg
Konvexlinse:
3
Arten:
bi-konvex
plan-konvex konkav-konvex
Bilder
der Konvexlinsen:
immer
andere Bilder
je näher die
Gegenstände sind, umso größer werden sie abgebildet.
Bilder bis F
– verkleinert, verkehrt, reell
Bilder innerhalb
von F – aufrecht, vergrößert, virtuell
Lichtgeschwindigkeit:
Lichtgeschwindigkeit
c beträgt im Vakuum 299.792 km/s (ca. 300.000 km/s).
Ist
eine Naturkonstante. Es gibt keine höhere Geschwindigkeit.
Bestimmung
der Lichtgeschwindigkeit: Olaf Römer durch Beobachtung der Jupitermonde.
Fizeau durch ein Experiment auf einer 9 km langen Teststrecke.Reflexion des
Lichtes
Lichtstrahlen
werden von den Oberflächen verschiedener Körper mehr oder weniger stark
zurückgeworfen bzw. absorbiert.
Weißes
Papier reflektiert ca. 70%, eine graue Wand 20%, schwarzer Samt 2% des
auffallenden Lichtes. An rauen Flächen erfolgt die Reflexion unregelmäßig.
Da
sich das Licht in Wellen ausbreitet, gilt für Lichtstrahlen das
Reflexionsgesetz.
An
glatten Flächen (Spiegeln) gilt:
1. Der Einfallswinkel der
Lichtstrahlen ist gleich dem Reflexionswinkel
2. Einfallender Lichtstrahl, Einfallslot und reflektierender
Lichtstrahl liegen in einer Ebene.
Reflexion an glatten und rauen Oberflächen
Lege einen Spiegel so wie es die Zeichnung zeigt auf
die optische Scheibe. Stelle davor eine Experimentierleuchte (mit Schlitzblende
versehen). Nun drehe die Scheibe so, dass das Licht in verschiedenen
Einfallswinkeln auf den Spiegel fällt. Lese jeweils Einfallswinkel und
Reflexionswinkel ab und vergleiche!
Einfallswinkel
|
|
|
|
|
|
|
Reflexionswinkel
|
|
|
|
|
|
|
Beobachtung:
______________________________________________________________________________________
Was kannst du beobachten, wenn du weißes Papier statt
des Spiegels auf die optische Scheibe legst?
Beobachtung:
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
Anwendungen
der Lichtreflexion:
1. Ebener
Spiegel
Spiegelbilder
erscheinen bei ebenen Spiegeln ebenso weit hinter dem Spiegel, wie der
Gegenstand vor dem Spiegel steht. Das Bild ist scheinbar (virtuell), das heißt,
es kann nicht mit einem Bildschirm aufgefangen werden. Es ist aufrecht und
seitenverkehrt.
Konkav- oder Hohlspiegel
Ist
ein Teil einer spiegelnden Innenfläche einer Hohlkugel. Den Mittelpunkt der
Kugelfläche bezeichnet man als Krümmungsmittelpunkt K. Der halbe Radius
ist die Brennweite. Brennpunkt liegt im Abstand der Brennweite
vom Spiegel.
Hauptstrahlen, das sind Strahlen
durch den Krümmungsmittelpunkt (K) werden in sich selbst, Fokalstrahlen
(Strahlen durch den Brennpunkt) werden parallel zur Spiegelachse reflektiert.
z.B. Scheinwerfer beim Auto: Fernlicht
Hohlspiegel
erzeugen von Gegenständen, die sich innerhalb der Brennweite befinden,
scheinbare (virtuelle), vergrößerte, aufrechte Bilder. (Rasierspiegel)
Von
Gegenständen außerhalb der Krümmungsweite erzeugt ein Hohlspiegel
wirkliche reelle, verkehrte, verkleinerte Bilder zwischen Brennpunkt und
Krümmungsmittelpunkt.
Umgekehrt
gibt ein Gegenstand zwischen Brennpunkt und Krümmungsmittelpunkt ein
wirkliches, verkehrtes vergrößertes Bild außerhalb der doppelten Brennweite
Hohlspiegelgleichung: Konkavspiegel:
g...Gegenstandsweite b...
Bildweite f.....Brennweite
3. Konvexspiegel oder Wölbspiegel
Konvexspiegel
erzeugen nur scheinbare, verkleinerte, aufrechte Bilder. Anwendungen bei
Rückspiegel
Bild:
Brechung des
Lichtes
Wenn ein
Lichtstrahl aus einem durchsichtigen Medium auf die glatte Oberfläche eines
anderen durchsichtigen Mediums auftrifft, so wird ein Teil des Lichtes
reflektiert, der andere dringt durch die Grenzfläche der Medien in das zweite
Medium ein und erfährt eine Richtungsänderung. Arbeitsblatt 1
Die Brechung des Lichtes
Die Zeichnung zeigt den Versuchsaufbau, mit dem du
nachmessen kannst, wie das Licht gebrochen wird, wenn es auf die Grenzfläche
von Luft und Wasser trifft.
Richte dabei die Lampe zuerst so aus, dass das Licht
senkrecht auf der Wasseroberfläche auftrifft. Lese den Brechungswinkel b ab. Verändere jetzt den Einfallswinkel
jeweils um 10° und trage die gemessenen Brechungswinkeln in der Tabelle ein.
Einfallswinkel a
|
0°
|
10°
|
20°
|
30°
|
40°
|
60°
|
Brechungswinkel b
|
|
|
|
|
|
|
Ergänze:
Beim Übergang vom optisch dünneren Medium zum optisch
dichteren Medium ist der Brechungswinkel stets ________________ als der Einfallswinkel.
Man sagt, das Licht wird ____________________ gebrochen.
Trage in dem Schaubild die gemessenen Brechungswinkel
ein!
1. Einfallender
Strahl, Lot und gebrochener Strahl liegen in einer Ebene
2. Das Verhältnis
der Sinusse von Einfallswinkel und Brechungswinkel ist konstant
(=Brechungsindex) und entspricht dem Quotienten der Lichtgeschwindigkeit in den
beiden Medien.
z.B.
Brechungsindex Luft-Wasser ist 4/3 das bedeutet, dass die Lichtgeschwindigkeit
im Wasser 225.000 km/s beträgt.
Totalreflexion
Ist der
Einfallswinkel größer als der Grenzwinkel, so wird das Licht an der Grenzfläche
vollständig reflektiert.
Anwendungen: Luftspiegelungen an heißen Luftschichten (Fata
Morgana); Lichtleiter bestehen aus dünnen, biegsamen Glasfasern.
(Bild wird in Einzelpunkte zerlegt und in Glasfasern übertragen) Endoskopie
Optische Linsen
Brechung an
einem Glasprisma
An einem
Glasprisma wird ein Lichtstrahl an der Eintrittsstelle zum Lot und an der
Austrittsstelle vom Lot gebrochen.
Zeichnung, bei Dispersion
angewendet:
Optische Linsen sind mit Anordnungen von Glasprismen
vergleichbar, in denen die Winkel der brechenden Kanten von innen nach außen
zunehmen.
Sphärische
Linsen sind Körper mit
kugelförmigen Begrenzungsflächen.
Konvexlinsen sind Sammellinsen, Konkavlinsen
sind Zerstreuungslinsen.
Konvexlinsen:
Konvexlinsengleichung:
Zur
Bildkonstruktion werden 3 ausgezeichnete Strahlen verwendet:
1. Der Hauptstrahl
geht ungebrochen durch den optischen Mittelpunkt der Linse.
2. Der
Parallelstrahl geht durch den Brennpunkt.
3. Der Brennstrahl geht parallel zur
optischen Achse.
Verschiedene Fälle:
Bildentstehung
an Sammellinsen – wirkliche Bilder
Du benötigst zur Bildkonstruktion: einen gut
gespitzten Bleistift, das Geodreieck und ein Lineal!
Die Zeichnung ist, wie man sieht, glücklicherweise
schon etwas vorbereitet. Hier ist die Linse mit der Linsenebene, die optische
Achse und der Gegenstand zu sehen.
Befolge die Anweisungen genau!
· Trage die
Brennweite für f = 3 cm auf der optischen Achse ein! Bezeichne mit F und F’!
· Zeichne
von der Gegenstandsspitze einen parallelen Lichtstrahl bis zur Linsenebene!
(Parallelstrahl)
· Parallelstrahlen
werden an der Linsenebene zum Brennpunkt gebrochen, zeichne den Lichtstrahl!
(Brennpunktstrahl)
· Zeichne
von der Gegenstandsspitze einen Lichtstrahl, der genau durch den Mittelpunkt
der Linse verläuft und deshalb nicht gebrochen wird! (Mittelpunktstrahl)
· Zeichne
von der Gegenstandsspitze einen Lichtstrahl, der durch den Brennpunkt der Linse
verläuft und an der Linsenebene zum Parallelstrahl gebrochen wird!
Schneiden sich die drei Lichtstrahlen wieder in einem
Punkt? Glückwunsch!
Zeichne nun das Bild! (Ein Pfeil, der auf der
optischen Achse beginnt und mit der Spitze im Schnittpunkt drei Lichtstrahlen
endet.) Bestimme nun die Bildgröße und Bildweite (Abstand des Bildes von der
Linsenebene)!
Gegenstandsgröße:
|
______
|
Gegenstandsweite:
|
______
|
Bildgröße:
|
______
|
Bildweite:
|
______
|
Fülle den folgenden Lückentext richtig aus!
· Das Bild
ist ______________ als der Gegenstand.
· Der Bild
steht _______________ an der Linse als der Gegenstand.
· Bild und
Gegenstand befinden sich auf ____________ Seiten der Linse.
· Das Bild
ist im Vergleich zum Gegenstand _____________ .
· Rückt man
den Gegenstand näher an die Linse heran, so wird das Bild _________.
Konkavlinsen:
Konkavlinsengleichung:
Das menschliche Auge:
Hornhaut
(Cornea) geht über in die Lederhaut(weiß).
Hinter
der Hornhaut ist die Iris (Regenbogenhaut) ist die farbgebende Schicht
diese
geht dann weiter hinten in die Aderhaut über
wichtigste
Schicht: Netzhaut oder Retina – dort liegen Lichtrezeptoren
Zäpfchen – Farbseher, brauchen mehr
Erregungsenergie, deshalb sieht man nur Schwarz-Weiß in der Nacht
Stäbchen
Schwarz-Weiß-Sehen
Welche
Strahlen auf das Auge treffen wird hier festgehalten
20
Sinneseindrücke pro Sekunde aufnehmen - getrennt
mehr
als 20 Eindrücke pro Sekunde, dann nicht mehr getrennt wahrnehmen – wie ein
Film
Verteilung der Lichtrezeptoren:
alle
Strahlen treffen auf den Gelben Fleck – höchste Anhäufung von Seezellen
Blinder
Fleck: wo Sehnerv zur Netzhaut geht –
keine Seezellen
Bi-Konvex Linse:
verkehrt, verkleinerte Eindrücke – gelangen zum Sehfeld, und dort werden sie
erst umgedreht und effektiv wahrgenommen
Akkommodation:
(Nah/Fernsehen) – Linse bzw. Zilliarmuskel
Fähigkeit
des Auges, die Krümmung der Kristalllinse zu verändern. Notwendig für das
Scharfsehen. Unendlich (Fernpunkt)- 10 cm (Nahpunkt). Im Alter immer weiter
weg.
Adaption:
adaptieren (= anpassen)
Es
wird die Lichtmenge der Netzhaut angepasst – mit der Pupille (Pupille um das
16-fache verändern)
vergrößern:
wenn es dunkel wird
verkleinern:
wenn es hell wird
Katzen
haben ungefähr 30-fache Veränderung
Hornhaut,
Pupille, Kristalllinse, Glaskörper und Netzhaut.
Blinde
Fleck: Test mit einem Auge; Gelbe Fleck: Stelle an der optischen Achse mit
„Zapfen“ für Farbsehen. Stäbchen für Schwarz-Weiß-Sehen.
Kurzsichtigkeit: durch konkave Linsen und Weitsichtigkeit
durch konvexe Linsen behoben.
Augenkrankheiten
Astigmatismus:
Statt Punktabbildung erhält man Strichabbildung. Kommt zu Stande, weil
Hornhaut verschieden gekrümmt ist
Weitsichtigkeit
Kurzsichtigkeit
Graue
Star: Trübung der Hornhaut durch Einlagerungen – Behebung einfach
Grüne
Star: Verformung des Glaskörpers durch erhöhten Druck(Glaukom) – führt sehr
häufig zur Blindheit
Schwarze
Star: Lähmung der Sehnerven.
Linsenfehler:
1.)
Sphärische Aberration:
Randstrahlen werden nicht genau zum Brennpunkt gebrochen. Daher Verwendung von
Linsensystemen.
2.)
Chromatische Aberration: Verschiedenfarbige
Strahlen haben verschiedene Brennweiten.. z.B. bei Fernrohren verwendet man
achromatische Doppellinsen.
Iris kann die Pupille verkleinern.
Grund: zu starker Lichteinfall.
Auf
der Netzhaut entsteht ein verkleinertes, verkehrtes Bild. Wird erst im Gehirn
umgedreht. (Versuch Umkehrlinse)
Räumliches
Sehen:
Die
Netzhautbilder unserer Augen sind verschieden. Dadurch entsteht räumliches sehen.
Mit einem Auge nicht möglich.
Sehen ist ein chemischer
Vorgang, bei dem das Sehpurpur in den Zapfen(Farbsehen) und Stäbchen
zersetzt wird. Die Neubildung erfolg nach einem Lichteindruck nach etwa 1/20
Sekunde. Das Auge kann daher nur weniger als 20 Bilder pro Sekunde voneinander
getrennt sehen. Sonst entsteht der Eindruck von zusammenhängenden Bewegungen.
Dioptrien:
Kehrwert
der in Metern gemessenen Brennweite. Zerstreuungslinsen haben einen negativen
Wert. z.B. f = 50 cm: dpt = 2 (Konvexlinse); 1,5 dpt: Konkavlinse mit 67 cm
Brennweite.
Sehwinkel:
Winkel,
unter dem ein Gegenstand gesehen wird. z.B. 25 cm Entfernung kann man 0,1 mm
genau sehen.
Optische
Geräte
Mikroskop
Lupe:
Erzeugt
ein virtuelles, aufrechtes und vergrößertes Bild. 1 Konvexlinse, Gegenstand
innerhalb der einfachen Brennweite.
Mikroskop:
Besteht
aus 2 Konvexlinsen: Objektiv und Okular (= doppelte Lupe). Um
Linsenfehler auszugleichen, werden Linsensysteme verwendet. Vergrößerung ist
begrenzt max. 2000mal, da das Auflösungsvermögen infolge Lichtbeugung
beschränkt ist. Färbiges Bild, außer Gegenstand wird nicht vom Licht
durchdrungen, dann sieht man ein schwarzes Bild. Unter dem Auflösungsvermögen
versteht man die Fähigkeit, zwei benachbarte getrennte Objektpunkte noch als
getrennte Punkte abzubilden.
Bild
in einfache Brennweite der 2. Linse geworfen und dort noch mal vergrößert.
(Das
Bild des Objektivs steht in der einfachen Brennweite des Okulars und wird daher
noch einmal vergrößert)
Elektronenmikroskop: Elektronenwellen haben
kleinere Wellenlänge, kann bis in den kleinsten Raum vordringen. Das reicht, um
Riesenmoleküle zu erkennen, aber nicht das Atom.
Elektronen
können sich nur im Vakuum ausbreiten.
Was
man untersucht, sieht man dann auf einem Bildschirm.
Ein
Mikroskop (v. griechisch mikrós: klein; skopein:
betrachten) ist ein Instrument, das es erlaubt, Objekte vergrößert anzusehen.
Dabei handelt es sich meist um Objekte bzw. die Struktur von Objekten, deren
Größe unterhalb der Auflösung des menschlichen Auges liegt. Dazu werden
entweder abbildende optische
Systeme oder Rastersonden verwendet. Am bekanntesten ist das Lichtmikroskop,
das um 1600 erfunden wurde.
Mit
Hilfe des Lichtmikroskops werden Gegenstände mit sichtbarem Licht vergrößert.
Die einfachste Form des Lichtmikroskops ist die bikonvexe Linse (Optik) mit
kurzer Brennweite. Eine solche Linse kann einen Gegenstand bis zu 15fach
vergrößern. Meist werden aber zusammengesetzte Mikroskope mit mehreren Linsen
verwendet. Dadurch kann eine stärkere Vergrößerung erreicht werden als mit
einer einzelnen Linse. Einige Lichtmikroskope können auf das 2 000fache und
höher vergrößern. Mit Hilfe modernster Fokussierungsmethoden lässt sich diese
Auflösung (bei so genannten Fluoreszenzmikroskopen) um mehr als 30 Prozent
steigern.
Fernrohr
3 Fernrohrarten:
Astronomische
Fernrohre:
lang,
zum auseinander ziehen – im Mittelalter. Besteht aus 2 Konvexlinsen, das 1.
Bild steht genau im Fokus der 2. Linse, je länger das Fernrohr ist, desto höher
ist die Vergrößerung
Terrestrische
Fernrohre:
hat
in der Mitte eine 3. Linse, eine Umkehrlinse – zwischen Objektiv und Okular,
dadurch erspart man sich die Länge. Aber man kann nur bei schönem Wetter sehen,
weil das Bild dadurch lichtschwächer wird.
Prismenfernrohre
(Feldstecher):
statt
Umkehrlinse ein Umkehrprisma, Feldstecher wird kurz, aber Licht muss sich im
Feldstecher hin und herbewegen – deshalb sieht man im Finstern nichts.
Ein Fernrohr ist ein optisches afokales Linsensystem, mit dem man entfernte
Gegenstände unter einem größeren Sehwinkel als
mit dem bloßen Auge
und dadurch scheinbar näher sieht.
Wie jedes Gerät, mit dem das Auge direkt beobachten soll, erzeugt das
Fernrohr parallele Lichtstrahlen, die vom entspannten Auge auf der Netzhaut
gesammelt werden. Da Fernrohre für die Beobachtung entfernter Objekte bestimmt
sind, sind auch die einfallenden Strahlen zueinander parallel (oder fast
parallel). Ein Fernrohr wandelt also einfallende Parallelstrahlen in
ausfallende Parallelstrahlen, verändert also höchstens den Winkel und die
Dichte dieser Strahlen. Die Veränderung des Winkels bewirkt die Vergrößerung.
Die größere Dichte der Strahlen vergrößert die Helligkeit des Bildes.
Vergrößerungszahl:
Dispersion
– Farbzerstreuung
Weißes
Licht geht durch ein Prisma, hinter dem Prisma sehe ich dann die
Regenbogenfarbe. Das weiße Licht wird in seine Einzelbestandteile zerlegt.
Beweiß
das Licht aus verschiedenen Farben besteht.
Jede
einzelne Welle geht in einem verschiedenen Winkel weg. An der Glasoberfläche werden
alle Strahlen verschieden stark gebrochen.
In
der Natur ist es der Regenbogen. Statt Glas haben wir kleinste Wassertröpfchen.
Immer mit dem Rücken zur Sonne. Immer Hauptregenbogen und einen kleineren
Nebenregenbogen. Beim Regenbogen verfließen die Farben ineinander =
Kontinuierliches Spektrum (Spektralfarben)
Interferenz:
Interferenzerscheinungen
gehen vor sich wenn Lichtstrahlen gleichzeitig von einem Punkt ausgehen –
kohärent
Interferenz
= Überlagerung der Wellen, die vielen einzelnen Wellen ergeben eine neue
Interferenzwelle – Welche neue Welle entsteht, dafür ist der Gangunterschied
der Ursprungswellen entscheidend.
Sinuswelle
– Ausgangswelle
Gangunterschied
Aus
2 oder mehreren Wellen entsteht eine neue Welle – durch zusammenzählen der +
und – Werte
Interferenz
anzuwenden: Resonanz – bei
Musikinstrumenten (Gitarre, Klavier), je größer der Resonanzkörper umso lauter
werden die Töne
Auslöschung:
Interferenz Bedingung Lambda Halbe (Halbe Wellenlänge) – gleich
viel Plus wie Minus = 0
mit
2 kohärenten Wellen kann ich Dunkelheit erzeugen
Beugung:
geht
nur an kleinsten Spalten vor sich. Abstand muss kleiner sein als die
Wellenlänge sein – sonst gibt es die Beugung nicht.
Diese
Anwendung nennt man Beugungsgitter – der Abstand ist die Gitterkonstante
In
einen Diamant 2000 Striche pro mm einritzten = Beugungsgitter
Hinter
Spalten sind Streifen (Farbbänder) in versch. Farben = Beugungsspektrum
Beugung
wird sehr häufig in der Industrie zur Qualitätsuntersuchung von Werkstücken
verwendet.
Beugungsbild
am Doppelspalt
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Schlagworte zum Thema Kernspaltung
Einrichtung, mit deren Hilfe sich eine Spaltungskettenreaktion
(Kettenreaktion) einleiten, aufrechterhalten und steuern lässt.
Hauptbestandteil ist eine Spaltzone mit spaltbarem Kernbrennstoff.
Ein Reaktor hat im allgemeinen einen Moderator,
eine Abschirmung und Regelvorrichtungen. Reaktoren werden zu Forschungszwecken
oder zur Leistungserzeugung errichtet. Reaktoren, bei denen die Kettenreaktion
durch thermische Neutronen (Neutronen,
thermische) aufrecht erhalten wird, werden thermische Reaktoren genannt;
wird die Kettenreaktion durch schnelle Neutronen aufrechterhalten, spricht man
von schnellen Reaktoren. Der erste Reaktor wurde am 2. Dezember 1942 durch eine
Forschergruppe unter der Leitung von Fermi in Betrieb genommen. Druckwasserreaktor,
Siedewasserreaktor.
ELEKTRONIK
Zusammenstellung
der Arten und Anwendungen von Halbleiterdioden
Art
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Schaltzeichen
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Anwendungsbereich
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Silicium-Flächendiode
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Universaldiode
zur Gleichrichtung von Spannungen und Strömen in der Elektronik,
Elektrotechnik und Messtechnik
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Silicium-
Gleichrichterzelle
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Gleichrichtung
von Strömen und Spannungen in der Leistungselektronik
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Germanium-
Spitzendiode
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Gleichrichten von
kleinen Wechselspannungen und -strömen bis zu hohen Frequenzen, Anwendung als
schnelle Schaltdiode in der Digitalelektronik
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Schottky-Diode
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Gleichrichtung
von kleinen Wechselspannungen und -strömen bis zu extrem hohen Frequenzen,
sehr schnelle Schaltdiode und Bestandteil monolithischer integrierter
Schaltungen in der Digitalelektronik
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Backwarddiode
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Gleichrichten
extrem kleiner Wechselspannungen bei hoher Frequenz
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Tunneldiode
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Schwingungserzeugung
im Mikrowellenbereich, schnelle Schaltdiode in der Digitalelektronik
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Kapazitätsdiode
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Abstimmung von
Schwingkreisen, automatische Nachstimmschaltung, Modulationsschaltungen,
Mischer und Frequenzvervielfacher
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Z-Diode
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Begrenzen von
Spannungen, Spannungsreferenzelement in der Messtechnik, Schaltungen zur
Spannungsneubildung und -stabilisierung
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Magnetdiode
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Magnetfeldabhängige
Steuerungen
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Suppressor-Diode
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Begrenzen von
Überspannungsspitzen in der gesamten Elektronik
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In der Spule
befindet sich ein Eisenkern ð Dielektrikum
ð Wirkung wird verstärkt
Elektromotor
ð Magnet ð
erzeugt immer Nord und Südpol (äußere Spule)
ð ist immer vorhanden ð
Stator (ist statisch)
ð Innerhalb befindet sich
eine Spule (Elektromagnet)
ð jedes Magnet hat einen
Nord und Südpol
ð wenn man Strom
einschaltet kommt es zu einer Drehung (da gleiche Pole sich abstoßen)
ð Rotor
ð durch Wechselstrom wird
die Stromrichtung geändert
ð und es kommt wieder zu
einer Drehung
ð einfachster Motor ist
der Wechselstrommotor
ð beim Gleichstrommotor
braucht man zusätzlich einen Stromwender ð Kommutator
ð Durch Strom kriege ich
Bewegung ð Elektromotor
ð wenn ich zwei
Magnetfelder bewege bekomme ich Strom
ð ist dann ein
Stromerzeuger ð Generator
ð Im Generator wird die
Bewegung durch eine Turbine erzeugt
Induktionsvorgang
(S 165)
ð Bewegung zweier
Magnetfelder entsteht Strom
ð durch die UVW-Regel kann
man die Richtung des Induktionsstromes hervorsagen
U
ð Urschach = Bewegung des Leiter
V
ð Vermittler = Magnetfeld
W
ð Wirkung = Induktionsstrom
alle
stehen im rechten Winkel
Spannung
die entsteht ist laut Induktionssatz die Induktionsspannung
Transformator
wenn
viel Stromstärke vorhanden ist kommt es zur Erhitzung und es beginnt zu
schmelzen
ð deshalb Strom in hohe
Spannung bringen ð macht der Transformator
ð kann jeden Strom in eine
hohe Spannung überführen
ð jeder Transformator hat
ein geschlossenes Magnet ð rechts und links eine
Spule
ð auf der eine Seite eine
Spule mit wenigen Windungen
U1
: U2 = M1 : M2
Die
Spannung der einen Spule zur anderen verhält sich wie die Windungsanzahl der
einen Spule zur anderen.
P
= U x I
U1
: U2 = I2 : I1
Genau
um den Betrag um den ich die Spannung erhöhe wird sich die Stromstärke
verringern
Spezieller
Transformator
(siehe
S 176)
Man
kann den Transformator als elektrischen Schmelzofen nützen.
Man
kann jede Strommenge in Stromstärke oder Spannung zerlegen und jeweils erhöhen
und erniedrigen.
ð
Kaplan- Francisturbine und das Peltonrad
ð Kaplanturbine ð
Flusskraftwerke ðviel Wasser
aber geringe Stauhöhe ð stammt
ursprünglich aus Ö
ð Peltonrad ð
geringe Wassermenge, hohe Stauhöhe
dazwischen ist die Francisturbine
ð
betreiben die Generatoren
ð
Strom muss über weite Strecken geliefert werden ð
hohe
Spannung muss vorhanden sein ð erreiche ich
mit Hilfe eines Transformators
Batterien und Akkumulatoren
kann Strom mit
Flüssigkeiten leiten wenn ich eine Säure dazu gebe
ð
heißt Elektrolyt
ðbrauche
2 Elektroden (Anode und Katode)
ð
Elektrolyse
ð
Umkehrvorgang der Elektrolyse ist in der Batterie zu sehen