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Der Generator — von der Bewegung zum Strom

Fahrraddynamo und Kraftwerk arbeiten nach genau demselben Prinzip: Bewegung erzeugt eine elektrische Spannung.

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Übungsaufgaben

Alle Übungen fortlaufend nummeriert — zuerst die interaktiven Übungen zum Klicken, Ziehen und Knobeln, danach die Rechen- und Textaufgaben. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen dir die gestuften Tipps.

A1
Was gilt für den Generator?
AFB I

Welche Aussagen über einen Generator sind richtig?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Bei größtem Fluss ist die Spannung null, nicht maximal; ein Generator liefert Wechselspannung; und fließt Strom, bremst sein Magnetfeld die Drehung (Lenz-Regel).
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen rund um Drehung, Induktion und Energiewandlung.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Ohne Bewegung keine Spannung — und je mehr Strom entnommen wird, desto mehr mechanische Energie muss man hineinstecken.
A3
Lückentext mit Wortbank
AFB I

Setze die Fachbegriffe an die richtige Stelle — ein Wort bleibt übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Dreht sich eine Spule im , entsteht durch die ständige des magnetischen Flusses eine . Ihr Scheitelwert wächst mit der Drehfrequenz und mit der . Dabei wandelt der Generator Energie in elektrische um.

Die Schwellenspannung von etwa 0,7 V gehört zur Silizium-Diode und hat mit der Induktion nichts zu tun.
A4
Größer, gleich oder kleiner?
AFB I

Sortiere jede Änderung danach, was mit dem Scheitelwert der induzierten Spannung geschieht.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1wird größer
2bleibt gleich
3wird kleiner
Nur Änderungen an n, B, A oder f wirken auf den Scheitelwert — Drehrichtung und Laufzeit ändern ihn nicht.
A5
Blitzrechnung
AFB I

Ein Fahrraddynamo gibt eine Spannung von 6,0 V ab; durch die Lampen fließt ein Strom von 0,50 A. Berechne die abgegebene elektrische Leistung.

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
P = U · I = 6,0 V · 0,50 A = 3,0 W — mal 0,5 heißt einfach halbieren.
A6
Vom Wasser zur Steckdose
AFB II

Bringe die Schritte im Wasserkraftwerk in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Wasser strömt auf die Schaufeln der Turbine
2Die Turbine dreht sich und treibt die Welle des Generators an
3Die Spule dreht sich im Magnetfeld, der magnetische Fluss ändert sich
4Zwischen den Spulenenden wird eine sinusförmige Wechselspannung induziert
5Der Transformator setzt die Spannung für das Hochspannungsnetz herauf
Am häufigsten werden Schritt 3 und 4 vertauscht: Erst ändert sich der Fluss, dann entsteht die Spannung — nie umgekehrt.
A7
Rechenkette
AFB II

In einem Wasserkraftwerk gibt die Turbine eine mechanische Leistung von 2 400 kW an den Generator ab. Der Generator arbeitet mit einem Wirkungsgrad von 95 %, liefert eine Spannung von 6,0 kV und läuft 8,0 Stunden.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Welche elektrische Leistung gibt der Generator ab? kW
  2. Welche Stromstärke fließt bei 6,0 kV? A
  3. Welche elektrische Energie liefert er in 8,0 h? kWh
  4. Welche Leistung wird im Generator in Wärme umgewandelt? kW
Der Generator wandelt, aber nicht verlustfrei: 5 % der mechanischen Leistung bleiben als Wärme im Gerät.
A8
Größe und Bedeutung
AFB II

Verbinde jeden Begriff mit der passenden Bedeutung.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
n, B, A und f bestimmen die Höhe der Spannung; Turbine und Lenz-Regel betreiben und bremsen die Drehung.
A9
Fehlersuche im Schulheft
AFB II

Sechs Sätze aus einem Schulheft — drei davon sind falsch. Finde sie.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Am häufigsten steht in Klassenarbeiten Zeile 2: Größter Fluss und größte Spannung werden verwechselt.
A10
Scheitelwert im Kopf abschätzen
AFB III

An einem Generator werden Windungszahl, Fläche, Feld oder Drehfrequenz verändert. Schätze für jede Zeile ein, was passiert — ohne zu rechnen.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = halb so groß, 2 = bleibt gleich, 3 = doppelt so groß, 4 = viermal so groß, 5 = achtmal so groß. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = halb so groß5 = achtmal so groß
Nur die Windungszahl wird verdoppelt.
Drehfrequenz, Windungszahl und Spulenfläche werden jeweils verdoppelt.
Die Drehfrequenz wird verdoppelt und die Spulenfläche gleichzeitig halbiert.
Die Drehfrequenz wird halbiert, alles andere bleibt gleich.
Windungszahl und Flussdichte werden jeweils verdoppelt.
Alle vier Größen gehen als Faktor ein: Man multipliziert die Faktoren einfach — 2 · 2 · 2 = 8 — und ist schneller als mit jeder Rechnung.