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Energie, Elektromotor, Transformator, Leiterschaukel, Lorentzkraft

13.3.2021

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Physik-KA
Energie umrechnen/umwandeln
Wenn eine elektrische Quelle beim Fließen der Ladung Q die Energie W abgibt, besteht zw.
ihren Polen d
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Energie umrechnen/umwandeln
Wenn eine elektrische Quelle beim Fließen der Ladung Q die Energie W abgibt, besteht zw.
ihren Polen d

Physik-KA Energie umrechnen/umwandeln Wenn eine elektrische Quelle beim Fließen der Ladung Q die Energie W abgibt, besteht zw. ihren Polen die Spannung U = W/Q mit der Einheit 1V = 1 J/c. Im Hausnetz beträgt der Quotient 230V. W=U* Q I=Q/t = Q=I*t} W=U*I*t Die Leistung P = Energie/Zeit = W/t =U*I* t/t =U*I P=U*I Einheit: 1V * 1A = 1J/e* 1 e/s = 1J/s = 1W (Watt) P = W/t = W =P*t Kilowattstunden in Joule: KWH * 3 600 000 KWH 3 600 000 Der Elektromotor J J Elektrische Energie kann effizient in mechanische Energie umgewandelt werden. Grundprinzip: Drehbare Spule mit Eisenkern (sog. Rotor) Wird (im einfachsten Fall) über Kohlenbürsten mit Strom versorgt Diese Anordnung befindet sich in einem äußeren Magnetfeld ( kann durch einen Dauermagneten erzeugt werden) Die Stromführende Spule stellt ein Magnet dar (kann durch dessen elektrische Polung gesteuert werden) Anziehungskräfte ungleichnamiger Pole führt zur Drehbewegung Wiederholte Umpolung des Spulenmagnetfeldes ermöglicht eine fortgesetzte Drehbewegung Nachteil: Stehen sich die Pole genau gegenüber, führt die Abstoßung gleichnamiger Pole zu keiner Drehbewegung = sog. Totpunkt. Abhilfe kann dadurch erfolgen, dass eine weitere Spule verwendet wird, die die Symmetrie des Magnetfeldes bei einem Totpunkt aufhebt. Der Transformator Ein Bauteil, das die Wechselspannung in ihrer Größe verändert, heißt Transformator oder kurz Trafo. Die Spannungen am Trafo verhalten sich wie die Windungszahlen der Spulen. U₁/U2 = n2/n1 Primärspule mit Wechselspannung = Wechselspannung in Spule 1 = Stromänderung in...

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Spule 2 = Magnetfeld innerhalb der Spule + Magnetisierung im Eisenkern ändert sich = Eisenkern gibt Magnetfeldänderung an Sekundärspule weiter = induziert eine elektrische Spannung U₂ in der Sekundärspule Windungsanzahl= n U₂/U₁ = n2/n1 Eine zeitlich konstante Spule U₁ erzeugt keine Spannung U₂ Energiebetrachtung: P₁ (Primärspule) P2 (Sekundärspule) Leistung P ist Energie pro Zeit P=U*I U₁/U2 12/11 Die Leiterschaukel 1. Stromdurchflossener Leiter Bewegte Elektronen werden im Magnetfeld abgelenkt. Ursache ist die Lorenzkraft. Verlaufen Bewegungsrichtung der Elektronen und der Magnetfeldlinien senkrecht zueinander, so wird die Kraftrichtung nach der Linke-Handregel bestimmt. 2. Leiter ohne äußere Spannungsquelle Wird ein Leiter quer oder schräg zu magnetischen Feldlinien bewegt, so entsteht zwischen seinen Enden eine Induktionsspannung. Ursache ist die Lorentzkraft. Man muss die Schaukel mit der Hand bewegen. Die Linke-Handregel Der Daumen zeigt die Bewegungsrichtung der Elektronen. Von Minus nach Plus. Der Zeigefinger ist 90 Grad vom Daumen abgespreizt. Er vermittelt die Magnetische Feldrichtung. Von Norden nach Süden. Der Mittelfinger ist 90 Grad vom Zeigefinger abgespreizt. Er zeigt in welche Richtung die Lorentzkraft geht. Lorentzkraft Auf Elektronen, die sich in einem Magnetfeld nicht parallel zu den Feldlinien bewegen, wirkt eine Kraft. Sie wird als Lorentzkraft bezeichnet. Ihre Richtung bestimmt man mit der Linken- Handregel. Abkürzungen: U = elektrische Spannung Q = elektrische Ladung (in Coulomb c) P = Leistung t = Zeit J = Joule KWH = Kilowattstunden I = elektrische Stromstärke W = Energie R = Wiederstand s Sekunden W = Watt