Ein elektrischer Generator

Ein elektrischer Generator wandelt mechanische Energie in elektrische Energie. Im Prinzip kann man diesen Vorgang auch umgekehrt betrachten, dann handelt es sich um einen Elektromotor. Wir werden diesen einfachen Versuch demnächst machen und zeigen, daß unsere kleinen Elektromotoren aus den ausgeschlachteten DVD- und CD-ROM-Laufwerken sowohl als Elektromotor als auch als Generator verwendet werden können.

Zum handbetriebenen Generator selbst: Dieser wurde einem Elektrobaukasten von LIDL entnommen. Der Baukasten sah damals so aus:



Ich weiß leider nicht, ob der Baukasten immer wieder angeboten wird. Ein ähnliches Projekt ist hier bei Heise beschrieben.

Der fertige Baustein sah nach dem Zusammenbau so aus:



Ich habe nun noch die Bananensteckerbuchsen in die Stirnseite des Bausteins verlegt, damit eingesteckte Bananenstecker nicht den Kurbelbetrieb verhindern:






Hier wieder ein paar interessante Links:

Java-Applet simuliert einen Generator
Wikipedia: Elektrischer Generator
Wikipedia: Lichtmaschine

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Spannungsmessung an Batterien

Ein weiterer, für uns Erwachsene trivial erscheinender Versuch ist das Messen der Spannung an Batterien. Hier können natürlich auch andere Spannungsquellen verwendet werden, wie z.B. ein Netzteil.

Dem Kind sollten die wichtigsten Grundlagen zum Messen der Spannung mit einem Spannungsmeßgerät (auch Voltmeter genannt) erklärt werden:

-ein Spannungsmeßgerät wird immer parallel zur Spannungsquelle angeschlossen,
-es muß die richtige Spannungsart (Wechsel- oder Gleichspannung) eingestellt sein,
-man muß auf die richtige Polarität achten,
-bei analogen Meßgeräten immer den größeren Meßbereich wählen und dann schrittweise heruntergehen.

Ich habe für meine Versuche das schon vor einiger Zeit erworbene Digitalmultimeter verwendet. Mehr Informationen zum Multimeter gibt es hier bei Wikipedia.

Ich habe 3 Versuche machen lassen: Spannungsmessungen an
-einer 1.5V Batterie (Mignon, AA, LR6)
-zwei in Reihe geschalteten 1.5V Batterien,
-drei in Reihe geschalteten 1.5V Batterien.








Kinder, die schon mit gebrochenen Zahlen rechnen können, sollten mal ausrechnen, ob die Summe der Einzelspannungen der Gesamtspannung entspricht. Wer möchte, kann jetzt mal mit den Kinder ins Internet gehen und diese Animation zum Thema Spannung, Stromstärke und Widerstand anschauen.

Es wird sicher auch die Frage kommen, warum bei 1.5V Batterien gar nicht 1.5V gemessen werden, sondern weniger. Das ist ganz normal: sobald Batterien benutzt werden und damit entladen werden, sinkt deren Spannung kontinuierlich ab. Man könnte also den Kindern vorschlagen, einmal bei frisch gekauften und schon in Benutzung befindlichen Batterien die Spannungen zu vergleichen.

Hier noch ein paar Links:

Batterien:
Batterien und Akkus
Batterie bei Wikipedia
Galvanische Elemente
Serien- und Parallelschaltung von Batterien

Spannungsmessung, Spannungsmeßgerät:
Spannungsmeßgerät bei Wikipedia
Spannungsmessung (Uni München)

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Wieder KFZ-Elektrik nachgebaut: Nebelscheinwerfer

Eine schöne Aufgabe ist es, die Kinder Teile der KFZ-Elektrik nachbauen zu lassen. Diesmal geht es um Nebelscheinwerfer. Es soll einen Hauptlichtschalter geben, 2 Hauptscheinwerfer und zwei zusätzliche Nebelscheinwerfer, die extra dazugeschaltet werden können. Ist der Hauptlichtschalter aus, dürfen sich die Nebelscheinwerfer nicht einschalten lassen.

Eine entsprechende Schaltung könnte dann so aussehen:



Und so könnte die Umsetzung mit dem Elektrobaukasten aussehen:



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Stromstärkemessung im einfachen Stromkreis - wird Strom verbraucht?

Eine gute Gelegenheit, das Multimeter für Kinder einzuführen, seine Möglichkeiten und Einsatzgebiete zu erklären, wären praktische Experimente rund um die Messung der elektrischen Stromstärke. Gleichzeitig ein prima Anlaß, den elektrischen Strom als solchen zu erklären: Zunächst ist elektrischer Strom das Fließen von elektrischen Ladungen. Hier kann gerne der Vergleich zu einer Wasserleitung oder einem Fluß gezogen werden. Die Ladungen, die hier fließen, sind die Elektronen.

In einem einfachen Stromkreis, der aus Quelle (Batterie) und Verbraucher (Lampe) und den Verbindungen dazwischen besteht, fließt überall der gleiche Strom. Um dies zu überprüfen, bauen wir diesen ganz einfachen Stromkreis auf, schalten aber das Multimeter in Reihe dazwischen. Das Multimeter muß auf Strommessung eingestellt sein:



Dies ist der Schaltplan für diesen Versuchsaufbau:



Praktisch sieht der Versuch so aus:



Nun werden Lampe und Multimeter einfach gegeneinander getauscht:



Und hier die praktische Umsetzung:



Wie man sieht, es wird die gleiche Stromstärke gemessen. Auf beiden Seiten der Lampe fließt der Strom "gleich schnell" bzw. "gleich stark". Es wird also kein elektrischer Strom verbraucht - aber es wird sehr wohl Energie verbraucht.

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Alle Bausteine im Überblick

Um mal einen Überblick über sämtliche bis jetzt hergestellten Bausteine zu geben, habe ich dieses Foto gemacht. Das ist sozusagen die Grundausstattung, mit der alle bisher beschriebenen Versuche und Schaltungen nachgemacht werden können.



Ich werde nun in nächster Zeit vermehrt Schaltungen und elektrische Experimente posten und von den Erfahrungen, die die eigenen Kinder damit machen, berichten.

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Der Pulstonsummer als akustischer Signalgeber

Ein weiterer Baustein ist gerade fertig geworden: Der sogenannte Pulstonsummer. Dabei handelt es sich um einen akustischen Signalgeber (im Internet auch unter der Bezeicnung "Summer mit Pulston" oder "Akustikmelder" zu finden).

Im Gegensatz zu einem Summer mit Dauerton liefert dieses Teil ein recht nerviges "Gepiepse" ab und eignet sich ideal für Alarmanlagen, Rauchmelder u.ä.

Beziehen kann man dieses Teil u.a hier.



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Ein weiterer Batteriebaustein mit 4.5V

Ein neuer Batteriebaustein mit 3 in Reihe geschalteten 1.5V Batterien ist nun fertig geworden.



Eine ausrangierte Batteriehalterung paßte zufällig genau in die verwendeten Bausteine:

KFZ-Elektrik nachgebaut

Diese Schaltung soll eine einfache KFZ-Elektrik nachbilden. Die Anforderungen: Es gibt einen Lichtschalter, zwei Auf- und Abblendlichter, zwischen denen umgeschaltet werden kann und eine Hupe. Benötigt werden also ein Schalter, ein Taster, ein Wechselschalter und vier Glühlämpchen sowie natürlich eine Spannungsquelle.



So könnte der Nachbau einer Autoelektrik also aussehen:

Ein Solarmodell

Dieses Solarmodell stammt im wesentlichen aus einem Solarbaukasten, den es vor ca. 2 Jahren mal bei ALDI Süd gab. Es besteht aus einer Solarzelle und einem Solarmotor. Der Baustein dazwischen wurde hinzugefügt, um den Anschluß an den Motor flexibel zu gestalten, d.h. man kann den Motor bedarfsweise auch mit anderen Spannungsquellen betreiben. Natürlich kann man ebenfalls die Solarzelle durch die 2 Bananenstecker zu anderen Zwecken nutzen.

Übrigens war es Albert Einstein, der als erster den Photoeffekt richtig erklären konnte (dieser wurde schon 1839 von 2 französischen Physikern entdeckt). Albert Einstein bekam dafür 1921 den Nobelpreis.

Wer mehr dazu lesen möchte, kann sich hier informieren: Photovoltaik bei Wikipedia. Eine bessere Erklärung, wie die Solarzelle funktioniert, gibt es bei Planet Wissen

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Ein alter Lüftermotor

Ein aus einem defekten PC ausgebauter Lüftermotor samt Flügelrad wurde hier einfach mit Bananensteckern versehen und dient als einfacher Motorbaustein.

Ein weiterer LED Baustein mit roter LED

Nun habe ich noch einen weiteren LED Baustein mit einer roten LED (auf Wunsch meiner Tochter) fabriziert.

Alle Details dazu sind hier bereits beschrieben (u.a. über den unbedingt notwendigen Vorwiderstand).

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Solarzelle als Spannungsquelle

Diese Solarzelle wurde in einem Bastelladen "auf dem Wühltisch" gefunden (d.h. recht billig zu haben) und einfach mit Kabel und Bananensteckern versehen.

Damit lassen sich zumindest die bereits beschriebenen Motoren betreiben. Diese werden auch gelegentlich "Solarmotoren" genannt.

Wie schon hier erwähnt, kann man diese leicht aus defekten CD-ROM-Laufwerken ausbauen.

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