Aufgabe 2: Zündanlage eines Ottomotors

Diese Aufgabe befasst sich mit der Funktionsweise einer Zündanlage in einem Ottomotor. Die Schüler müssen das Prinzip der Zündanlage anhand einer Skizze erläutern.

Vocabulary: Zündspule - Ein Transformator in der Zündanlage, der die Batteriespannung auf die für die Zündung nötige hohe Spannung transformiert.

Example: In einer typischen Zündanlage wird der Primärstrom durch einen Unterbrecher gesteuert, der mit der Kurbelwelle synchronisiert ist. Beim Öffnen des Unterbrechers induziert der zusammenbrechende Magnetfluss eine Hochspannung in der Sekundärspule.

Die Aufgabe erfordert ein Verständnis dafür, warum zwei verschiedene Spulen verwendet werden und weshalb die Spule mit der größeren Windungszahl an die Zündkerze angeschlossen ist.

Highlight: Der parallel zum Unterbrecher geschaltete Kondensator dient dazu, den Öffnungsfunken am Unterbrecher zu unterdrücken, was für die Langlebigkeit des Systems wichtig ist.

Aufgabe 3: Felder mit variablen Flussdichten

Diese Aufgabe behandelt die Bewegung einer Spule durch Bereiche mit unterschiedlichen magnetischen Flussdichten. Die Schüler müssen das Zustandekommen der induzierten Spannung erklären und ein quantitatives t-U-Diagramm erstellen.

Vocabulary: Magnetische Flussdichte - Ein Maß für die Stärke eines Magnetfeldes, gemessen in Tesla (T).

Example: Eine quadratische Spule mit 100 Windungen und einer Seitenlänge von 0,20 m bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit von 0,10 m/s durch Bereiche mit Flussdichten von 0,80 T und 0,40 T.

Die Aufgabe erfordert die Anwendung des Induktionsgesetzes und ein Verständnis dafür, wie sich die induzierte Spannung bei der Bewegung der Spule durch Bereiche unterschiedlicher Flussdichte ändert.