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Einen Lautsprecher an den handbetriebenen Generator anschließen
Wenn man den handbetriebenen Generator mal an einen Lautsprecher anschließt und kurbelt, hört man ein sehr interessantes Geräusch aus dem Lautsprecher. Es ähnelt dem, was der Generator sowieso akustisch produziert. Äußerst verblüffend!
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Ein gebremster Elektromotor
Ein kleiner Elektromotor und eine Glühlampe werden in Reihe geschaltet und mit 6V betrieben (also 4 x 1.5V Batterien). Nachdem die Spannung angelegt wurde, dreht sich der Motor. Die Glühbirne bleibt aber dunkel.
Der Motor wird nun von Hand angehalten und soll wirklich zum Stillstand kommen. Nun kommt der verblüffende Effekt: Die Glühlampe leuchtet plötzlich auf! Wir haben mal einen Spannungsmesser ("Voltmeter"), welches Bestandteil eines handelsüblichen digitalen Multimeters ist parallel zum Motor geschaltet.
Was ist hier passiert?
Dem Motor steht nur eine konstante Spannung zur Verfügung. Wird der zunächst frei laufende Motor aber belastet oder gar ganz angehalten (höchste Belastung), dann muß er mehr Arbeit verrichten, also mehr elektrische Leistung verbrauchen. Da die Spannung im besten Fall konstant ist, oder aber im Falle der Batterien sogar drastisch zusammenbricht, bleibt nur die Möglichkeit, den Strom zu erhöhen. Der Strom in dieser Schaltung steigt also stark an und führt dazu, daß nun auch die Glühbirne aufleuchtet. Wie man sieht, fällt dafür im angehaltenen Zustand die Spannung stark ab, es beleibt weniger als die Hälfte der 6V.
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Der Motor wird nun von Hand angehalten und soll wirklich zum Stillstand kommen. Nun kommt der verblüffende Effekt: Die Glühlampe leuchtet plötzlich auf! Wir haben mal einen Spannungsmesser ("Voltmeter"), welches Bestandteil eines handelsüblichen digitalen Multimeters ist parallel zum Motor geschaltet.
Was ist hier passiert?
Dem Motor steht nur eine konstante Spannung zur Verfügung. Wird der zunächst frei laufende Motor aber belastet oder gar ganz angehalten (höchste Belastung), dann muß er mehr Arbeit verrichten, also mehr elektrische Leistung verbrauchen. Da die Spannung im besten Fall konstant ist, oder aber im Falle der Batterien sogar drastisch zusammenbricht, bleibt nur die Möglichkeit, den Strom zu erhöhen. Der Strom in dieser Schaltung steigt also stark an und führt dazu, daß nun auch die Glühbirne aufleuchtet. Wie man sieht, fällt dafür im angehaltenen Zustand die Spannung stark ab, es beleibt weniger als die Hälfte der 6V.
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Potentiometer und Relais
Beim folgenden Versuch geht es um das allmähliche Erhöhen der Spannung an einem Relais und und das Erreichen der Mindestspannung, bei der das Relais schaltet. Zunächst erhöht man die Spannung durch Drehen am Potentiometerknopf bis man den Punkt erreicht, an dem das Relais schaltet.
Reduziert man nun die Spannung ein wenig, dann schaltet das Relais nicht sofort ab. Man benötigt zum Halten des eingeschalteten Zustandes weniger Spannung, als zum eigentlichen Schalten selbst.
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Reduziert man nun die Spannung ein wenig, dann schaltet das Relais nicht sofort ab. Man benötigt zum Halten des eingeschalteten Zustandes weniger Spannung, als zum eigentlichen Schalten selbst.
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Stromerzeugung durch Windenergie
Ein kleiner Elektromotor kann auch als Generator benutzt werden und man kann die elektrische Energie nutzen, um andere elektrische Verbraucher zu betreiben. In diesem Fall haben wir einen Propelleraufsatz genutzt und mit einem Fön den Propeller angeblasen. Die elektrische Enrgie dabei reicht aus, um einen anderen Motor oder eine Glühlampe zu betreiben.
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Potentiometer und Glühbirne in Reihe geschaltet
Schaltet man ein Potentiometer und eine Glühbirne in Reihe, dann kann man die Helligkeit der Glühbirne stufenlos variieren. Der Widerstand beim Potentiometer kann zwisch 0 Ohm und dem angegebenen Maximalwiderstand durch Drehen am Rädchen eingestellt werden. Wie schon früher erwähnt erfolgt das über einen Schleifkontakt auf einer leitenden, aber elektrisch als Widerstand fungierenden Bahn.
Potentiometer werden unter anderem als Lautstärkeregler in Stereoanlagen, Radios und CD-Playern eingesetzt. Oft hört man beim Regeln der Lautstärke ein "Knistern" oder "Knacken". Das rührt daher, daß die Widerstandsbahn teilweise beschädigt ist und nicht mehr durchgängig sauber leitet.
Potentiometer werden auch als Schieberegler an Mischpulten für Tonstudios verwendert.
Der Widerstandsverlauf kann linear oder nichtlinear sein (z.B. logarithmisch). Trimmpotentiometer (diese werden auf Platinen aufgelötet) sind für den Abgleich einer Schaltung gedacht und haben meist nur einen Schraubendreherschlitz zum einmaligen Einstellen. Sie werden fest eingestellt und gegebenenfalls mit Lack fixiert.
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Potentiometer werden unter anderem als Lautstärkeregler in Stereoanlagen, Radios und CD-Playern eingesetzt. Oft hört man beim Regeln der Lautstärke ein "Knistern" oder "Knacken". Das rührt daher, daß die Widerstandsbahn teilweise beschädigt ist und nicht mehr durchgängig sauber leitet.
Potentiometer werden auch als Schieberegler an Mischpulten für Tonstudios verwendert.
Der Widerstandsverlauf kann linear oder nichtlinear sein (z.B. logarithmisch). Trimmpotentiometer (diese werden auf Platinen aufgelötet) sind für den Abgleich einer Schaltung gedacht und haben meist nur einen Schraubendreherschlitz zum einmaligen Einstellen. Sie werden fest eingestellt und gegebenenfalls mit Lack fixiert.
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Potentiometerversuch mit Summer
Ein Potentiometer ("Poti") in Reihe mit einem Summer geschaltet, erlaubt es uns, sowohl Lautstärke als auch Frequenz eines Summers zu beeinflussen.
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Ein Lautsprecher für viele spannende Versuche
Mit einem (ausgedientem) Lautsprecher lassen sich viele spannende Versuche bewerkstelligen. Sollte einmal ein altes Radio, eine Stereoanlage oder ein Recorder auf dem Weg zum Recyclinghof sein, bitte kurz innehalten und den Lautsprecher ausbauen. Ich werde in den nächsten Tagen einige Versuche entwickeln, bei denen der Lautsprecher im Mittelpunkt steht.
Wie funktioniert ein Lautsprecher?
Ein Lautsprecher besteht im Prinzip aus einer trichterförmigen Papiermembran, die durch elektrische Signale Schall erzeugt. Dabei wird eine stromdurchflossene Spule im Magnefeld eines Dauermagneten bewegt, diese Bewegung wird auf die Membran übertragen und dabei entsteht der Schall.
Ein ganz einfaches, grundlegendes Experiment dazu kann sein, den Lautsprecher an eine Batterie kurz an- und abzuklemmen. Man hört dabei Knistergeräusche.
Wer mehr wissen möchte, klickt bitte hier.
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Wie funktioniert ein Lautsprecher?
Ein Lautsprecher besteht im Prinzip aus einer trichterförmigen Papiermembran, die durch elektrische Signale Schall erzeugt. Dabei wird eine stromdurchflossene Spule im Magnefeld eines Dauermagneten bewegt, diese Bewegung wird auf die Membran übertragen und dabei entsteht der Schall.
Ein ganz einfaches, grundlegendes Experiment dazu kann sein, den Lautsprecher an eine Batterie kurz an- und abzuklemmen. Man hört dabei Knistergeräusche.
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Der Motorbaustein leicht modifiziert
Damit die Stecker beim Motorbaustein größere Aufsätze wie Propeller und ähnliches nicht stören, habe ich den Motorbaustein modifiziert. Es wurden an der Stirnseite zwei zusätzliche Buchsen angebracht, die einfach parallel zu den vorhandenen geschaltet wurden.
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Weitere Versuche mit dem Potentiometer
Eine weitere Versuchreihe mit dem Potentiometer (dem geregelten Widerstand) ist hier zu sehen:
Man kann die Motordrehzahl nahezu beliebig einstellen. Wie funktioniert das?
Ein Potentiometer (kurz: Poti) besteht aus einem halbrunden Grundmaterial, auf dem ein Widerstandsmaterial aufgebracht ist. Früher war das z.B. eine Kohleschicht. Darauf wird ein beweglicher Abgriff, ein Schleifkontakt, geführt, der den elektrischen Widerstand mehr oder weniger reduziert.
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Man kann die Motordrehzahl nahezu beliebig einstellen. Wie funktioniert das?
Ein Potentiometer (kurz: Poti) besteht aus einem halbrunden Grundmaterial, auf dem ein Widerstandsmaterial aufgebracht ist. Früher war das z.B. eine Kohleschicht. Darauf wird ein beweglicher Abgriff, ein Schleifkontakt, geführt, der den elektrischen Widerstand mehr oder weniger reduziert.
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2 Motoren koppeln - Stromerzeugung durch einen Generator
Wenn man 2 möglichst gleiche Motorbausteine durch einen Gummiring verbindet, entsteht ein äußerst interessanter Versuch. Der linke Motor wird durch kräftige 6V angetrieben und der rechte Motor dreht sich durch die Kraftübertragung des Gummirings mit.
Damit wird der rechte Motor zum Generator. Ein Motor kann nämlich in der Regel beide Funktionen ausüben: er wandelt elektrischen Strom in Bewegungsenergie oder eben umgekehrt. Mit diesem Versuch werden beide Funktionen gezeigt. Der rechte Motor, unser Generator, erzeugt ausreichend elektrische Energie, um eine Leuchtdiode zu betreiben. Ob es auch für eine Glühlampe, einen weiteren Motor oder andere Verbraucher reicht, können die Kinder selbst herausfinden.
Einige praktische Tipps:
* Bitte keinen zu kleinen Gummiring verwenden. Ist der Gummiring zu eng, zieht es die 2 Bausteine oben zusammen und der Gummiring springt ab.
* Den Versuch nicht zu lange machen, diese kleinen Motoren sind wahrscheinlich nicht für 6V ausgelegt. Aber nur mit etwas überhöhter Spannung kommt der Versuch zum Laufen. Eventuell hilft ein dünnerer Gummiring mit entsprechend geringerer Reibung.
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Damit wird der rechte Motor zum Generator. Ein Motor kann nämlich in der Regel beide Funktionen ausüben: er wandelt elektrischen Strom in Bewegungsenergie oder eben umgekehrt. Mit diesem Versuch werden beide Funktionen gezeigt. Der rechte Motor, unser Generator, erzeugt ausreichend elektrische Energie, um eine Leuchtdiode zu betreiben. Ob es auch für eine Glühlampe, einen weiteren Motor oder andere Verbraucher reicht, können die Kinder selbst herausfinden.
Einige praktische Tipps:
* Bitte keinen zu kleinen Gummiring verwenden. Ist der Gummiring zu eng, zieht es die 2 Bausteine oben zusammen und der Gummiring springt ab.
* Den Versuch nicht zu lange machen, diese kleinen Motoren sind wahrscheinlich nicht für 6V ausgelegt. Aber nur mit etwas überhöhter Spannung kommt der Versuch zum Laufen. Eventuell hilft ein dünnerer Gummiring mit entsprechend geringerer Reibung.
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Welche Spannungsquellen gibt es eigentlich?
Wo kommt elektrischer Strom her? Was treibt einen Motor an? Wieso leuchtet eine Glühbirne?
Es gibt eine Vielzahl elektrischer Spannungsquellen. Im folgenden mal eine kleine Auswahl von Spannungsquellen, die gerade bei unseren Experimenten eingesetzt werden können.
Der Klassiker und dabei völlig ungefährlich: Die Batterie:
Zum Experimentieren hervorragend geeignet ist die Solarzelle. Mit geeigneten Modellen kann man bereits kleine Motoren betreiben. Hier kann man wiederum eine Vielzahl von physikalisch-technischen Versuchen starten: Welcher Winkel zur Sonne ist am effektivsten? Welcher am uneffektivsten? Wie stark stört eine Teilabschattung der Solarzelle? Sind Teilabschattungen überall gleich schädlich? Solche Solarzellen gibt es als Bausatz im Verbund mit anderen Dingen ab und an bei Lidl oder Aldi, aber natürlich auch im Fachhandel.
Das Netzteil stellt uns ungefährlichen Gleichstrom zur Verfügung. Alte Handy- oder andere Netzteile muß man nicht wegwerfen, sondern man kann sie ideal zum Experimentieren benutzen. Einfach auf der Niedrigspannungsseite geeignete Anschlüsse (z.B. Bananenstecker) vorsehen, und fertig. Auf keinen Fall im Netzteil irgend was manipulieren!!
Eine weiter Spannungsquelle ist der Generator. In diesem Fall handelt es sich um einen handbetriebenen Generator aus dem Elektrobaukasten, den es mal bei Lidl gab.
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Es gibt eine Vielzahl elektrischer Spannungsquellen. Im folgenden mal eine kleine Auswahl von Spannungsquellen, die gerade bei unseren Experimenten eingesetzt werden können.
Der Klassiker und dabei völlig ungefährlich: Die Batterie:
Zum Experimentieren hervorragend geeignet ist die Solarzelle. Mit geeigneten Modellen kann man bereits kleine Motoren betreiben. Hier kann man wiederum eine Vielzahl von physikalisch-technischen Versuchen starten: Welcher Winkel zur Sonne ist am effektivsten? Welcher am uneffektivsten? Wie stark stört eine Teilabschattung der Solarzelle? Sind Teilabschattungen überall gleich schädlich? Solche Solarzellen gibt es als Bausatz im Verbund mit anderen Dingen ab und an bei Lidl oder Aldi, aber natürlich auch im Fachhandel.
Das Netzteil stellt uns ungefährlichen Gleichstrom zur Verfügung. Alte Handy- oder andere Netzteile muß man nicht wegwerfen, sondern man kann sie ideal zum Experimentieren benutzen. Einfach auf der Niedrigspannungsseite geeignete Anschlüsse (z.B. Bananenstecker) vorsehen, und fertig. Auf keinen Fall im Netzteil irgend was manipulieren!!
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