Energieträger Energie

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1 Energieträger Energie
Die Primärgrössen werden auch Energieträger genannt.

2 Energieumwandlugsprozess
1 2 3 4 X X 1 2 3 4 X X 1 2 3 4 X X 1 2 3 4 X X 2 3 4 5 1 X X X 1 2 3 X X X 1 2 3 X X X 1 2 3 X X X 1 X X X 3 2 1 X X X X 1 2 3 X X X 2 1 X X

3 Wandelbarkeit Mechanische Energie Mechanische Energie Licht Licht
(Generator) (Motor) Licht Licht (Fotoelement) (Lampen) Wärme Wärme (Thermoelement) (Heizungen) Chemisch Energie Chemisch Energie (Galvanische Elemente) (Galvanisieren, Elektrolyse) Schall Schall (Mikrofon) (Lautsprecher)

4 Energie Verteilung

5 Strahlennetz Energie Netzformen Ringnetz Maschennetz

6 Wasserkreislauf Stromkreis Mit der Wasserpumpe wird
das Wasser angesaugt und in die Wasserleitung gepumpt. (Wasserdruck) Bei offenem Wasser-Hahn fliesst das Wasser über den Verbraucher.

7 Elektrischer Kreislauf
Stromkreis Die Batterie erzeugt einen Elektronenüberschuss (Elektronendruck) Der Elektronenstrom fliesst durch die Stromleitung, wenn der Stromschalter geschlossen ist. Bei geschlossenem Schalter fliesst der Strom über den Verbraucher.

8 Leitungswiderstand der Rückleitung
Schematische Darstellung des elektrischer Stromkreises Stromkreis Trennstelle: Schalter Überstromunterbrecher Schütz Leitungswiderstand der Hinleitung: Kabel Drähte Technische Stromrichtung RL Elektronenpumpe, Kraftquelle: - Generator Batterie Solarzellen Verbrauche: Motor Lampe Heizung RL e- e- e- e- Richtung der wandernden Elektronen Leitungswiderstand der Rückleitung Physikalische Stromrichtung

9 Vergleich elektrischer Stromkreis mit Wasserkreislauf
Pumpe, Kraftquelle Generator, Batterie, Kraftquelle Rohre, Leitungen Leiter, Kabel, Leitungen Wasserhahn, Schalter Schalter Wasserrad, Radiator Lampe, Motor, Heizung Verbraucher Verbraucher Wasseruhr Ampéremeter (Strommesser) Druckmesser Leitungsanfang Elektronendruckmesser Voltmeter Leitungsanfang Druckmesser Leitungsende Voltmeter Leitungsende

10 Wirkungen des elektrischen Stromes
Längenänderung des Drahtes Stromwirkungen Lichtwirkung Drahtbruch Mechanische Bewegung Kraftwirkung Farbänderung Elektrolyt Metallüberzug Platten Das Wandern der Elektronen oder das fliessen eines elektrischen Stromes kann man nicht sehen, nicht hören, nicht riechen und nicht anfassen. Nur an den Wirkungen, die der Strom hervorruft, ist der Strom erkennbar.

11 Wärmewirkung des elektrischen Stromes
Draht wird erwärmt. Draht glüht noch nicht. Die Elektronen-bewegung im Draht führt zur Erwärmung des Drahtes. Boiler Stromwirkungen Heizung, Bügeleisen, Lötkolben, Tauchsieder

12 Wärmewirkung des elektrischen Stromes
Der Draht beginnt sich durchzubiegen. Die Elektronen-bewegung im Draht führt zur Erwärmung des Drahtes. Die Erwärmung führt zu einer Längen-änderung des Materials und damit zur Durchbiegung. Bimetall in Schaltern zur Strom-überwachung und Auslösung: Kochplatten Leitungsschutz Motorschutz Stromwirkungen Thermostaten

13 Wärmewirkung des elektrischen Stromes
Der Draht glüht. Die Erwärmung ist so stark, dass das Material auf die Glühtemperatur gebracht wird. Glühlampe Stromwirkungen Haarfön Heizstrahler

14 Wärmewirkung des elektrischen Stromes
Der Draht schmilzt. Die Erwärmung ist so stark, dass das Material auf die Schmelztemperatur gebracht wird. Schmelzsicherung Stromwirkungen Sicherungssymbol

15 Magnetwirkung des elektrischen Stromes
Der Eisenkern wird in die Drahtspule gezogen. Der Strom durch die Spule verursacht ein verstärktes Magnetfeld. Beim Transport elektrischer Ladung treten immer magnetische Felder auf. Schützen, Relais Motoren Stromwirkungen Messinstrumente, Elektrische Klingeln, Elektromagneten, Telefonhörer, Lautsprecher, Türöffner.

16 Chemische Wirkung des elektrischen Stromes
Blasenbildung an einer der Platten. Der elektrische Strom zerlegt leitende Flüssigkeiten. Es bildet sich Wasserstoff an der positiven Platte. Elektrolyse, Galvanisieren Stromwirkungen Batterien (Primärelemente) Akkumulatoren (Sekundärelemente)

17 Lichtwirkung des elektrischen Stromes
Leuchten von Gasen Unter bestimmten Bedingungen können auch Gase elektrisch leiten. Eine Glimm-lampe enthält Gas unter geringem Druck. Der elektrische Strom bringt das Gas zum Leuchten, erwärmt es aber nur wenig. Leuchtstofflampe Stromwirkungen Leuchten durch glühenden Draht Leuchtdiode Glimmlampe Glühlampe

18 Physiologische Wirkung des elektrischen Stromes
Muskelreizung Elektrochemischer Prozess löst Muskelreizung aus. Medizin Stromwirkungen Viehüter Elektrounfall 0,5 - 1 mA 3 - 5 mA mA 50 mA Funktion FI 80 mA

19 Beschreibung der Funktion FI
Physiologische Wirkung des elektrischen Stromes Einpoliger Fehlerstrom- Schutzschalter Stromwirkungen 1 2 3 4 Summenstromwandler Auslösespule 10 mA - SIDOS Beschreibung der Funktion FI Mechanische Auslösung 30 mA - Personenschutz Prüftaste 300 mA - Brandschutz

20 Physiologische Wirkung des elektrischen Stromes
Ist die Differenz des Stromes im Summenstromwandler gösser als die hälfte des Auslösestromes, so darf der Fehlerstromschutz-schalter auslösen. Stromwirkungen Beim erreichen des Auslösestromes muss der Fehlerstromschutzschalter ansprechen. Das Magnetfeld des Differenzstromes induziert in die Auslösespule eine Spannung, welche den FI ausschaltet. Mit der Prüftaste kann ein Fehlerstrom simuliert werden.

21 Elektrische Spannung [V] Trennen elektrischer Ladung Spannungserzeuger
Spannungserzeugung durch Induktion Spannungserzeuger Merke Ausgleichsbestreben der elektrischen Ladung heisst: Merke Spannungserzeugung heisst: Elektrische Spannung [V] Trennen elektrischer Ladung

22 Spannungserzeugung durch Induktion
Merke Zur Spannungserzeugung durch Induktion ist: Magnetische Energie Spannungserzeuger (Magnetfeld) und Mechanische Energie (Drehbewegung) Notwendig. Wasserkraftwerk Anwendungen Atomkraftwerk Generator (Kraftwerk) Windkraftwerk Dynamo (Velo) Dynamisches Mikrofon (Telefon)

23 Wasserkraftwerk Spannungserzeuger Pelton-Turbine Kaplan-Turbine
Francis-Turbine

24 Atomkraftwerk Spannungserzeuger

25 Atomkraftwerk 235 Spannungserzeuger Isolierung Aufbereitung
235U ist – wie einige andere Nuklide mit ungerader Neutronenzahl – durch thermische Neutronen relativ gut spaltbar, es ist jedoch die einzige bekannte natürlich vorkommende Substanz, die zu einer Kernspaltung – Kettenreaktion fähig ist. 238 U Uran 92 235 U Uran 92 Isolierung Aufbereitung

26 Windkraftwerk Spannungserzeuger

27 Elektrochemische Spannungsquellen
Zur Spannungserzeugung mit chemischem Vorgang ist: Chemische Energie notwndig. Spannungserzeuger Kathode e- Anode Zn2+ Kation wandert zur Kathode Anwendungen: Batterien (Primärelemente) Akkumulatoren (Sekundärelemente) Schutzanoden (Boiler)

28 Prinzip der Elektrolyse
Spannungserzeuger Amoniumchlorid NH4Cl

29 Prinzip der Elektrolyse
Galvanisches Bad Spannungserzeuger Kation wandert zur Kathode

30 Bezeichnung Formelzeichen Einheit Ohmsches Gesetz Spannung Strom
Ursache [V] Volt Intensität [A] Ampère Resistance [] Ohm Spannung Strom Widerstand Ohmsches Gesetz Graf Alessandro Volta Italienischer Physiker. Entdeckte, dass zwischen zwei verschiedenen Metallen, die in einer stromleitenden Flüssigkeit sind, eine elektrische Spannung entsteht (Batterie). André-Marie Ampère Französischer Physiker. Erkannte die Wirkung des magnetischen Feldes auf stromdurchflossene Leiter. Ampère war auch Mathematiker und konnte aus physikalische Versuchen allgemeingültige Gesetze ableiten und sie als Formel erfassen. Georg Simon Ohm ( – ) stellte die Proportion zwischen Spannung und Strom im Frühjahr 1826 auf.

31 Ladung

32 Stromdichte

33 Spannungsformen