DER TRANSFORMATOR und andere Transformatoren · Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015 DER TRANSFORMATOR und andere Transformatoren F. Herrmann, Karlsruher Institut für Technologie

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

DER TRANSFORMATOR und andere Transformatoren

F. Herrmann, Karlsruher Institut für Technologie

www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de

Modul 13: Analogie – das Herz des Denkens

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

Der elektrische Transformator

Andere Transformatoren

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

Metall

++

++

++

++

--

--

--

--

!E ϕe = const

Weich- eisen

NN

NN

NN

NN

SS

SS

SS

SS

!H ϕm = const

Der elektrische Transform

ator

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

Metall

++

++

++

++

--

--

--

--

!E ϕe = const

Weich- eisen

NN

NN

NN

NN

SS

SS

SS

SS

!H ϕm = const

Der elektrische Transform

ator

Unterricht:Benutze in der Magnetostatik nicht B, sondern H.

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

elektrische Feldstärke E magnetische Feldstärke H D

er elektrische Transformator

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

Energiestrom E x H

elektrische Feldstärke E magnetische Feldstärke H D

er elektrische Transformator

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

primär sekundär

Hdr = n ⋅I!∫

Der elektrische Transform

ator

Energiestrom E x H

elektrische Feldstärke E magnetische Feldstärke H

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

primär sekundär

Der elektrische Transform

ator

Energiestrom E x H

elektrische Feldstärke E magnetische Feldstärke H

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

primär sekundär

Der elektrische Transform

ator

Energiestrom E x H

elektrische Feldstärke E magnetische Feldstärke H

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

primär sekundär

Der elektrische Transform

ator

Energiestrom E x H

elektrische Feldstärke E magnetische Feldstärke H

Unterricht:Frage immer nach dem Weg der Energie, und beantworte die Frage.

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

Der elektrische Transformator

Andere Transformatoren

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

Elektro-motor

ENERGIE ENERGIE

elektr. Strom Drehimpulsstrom

φ hoch

φ niedrig ω niedrig

ω hoch

Andere Transformatoren

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

P = U · I

Elektro-motor

ENERGIE ENERGIE

⎫⎬⎭

ΔωU ⎧⎨⎩

I M

P = Δω · M

U · I = Δω · M

Andere Transformatoren

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

Trans-formator

ENERGIE ENERGIE

⎫⎬⎭

U2U1 ⎧⎨⎩

I1 I2

P = U1 · I1

U1 · I1 = U2 · I2

P = U2 · I2

Andere Transformatoren

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

Flaschen-zug

ENERGIE ENERGIE

⎫⎬⎭

Δv 2Δv1 ⎧⎨⎩

F1 F2

P = Δv1 · F1

Δv1 · F1 = Δv2 · F2

P = Δv2 · F2

Andere Transformatoren

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

P = Δω1 · M1

Δω1 · M1 = Δω2 · M2

P = Δω2 · M2

⎫⎬⎭

Δω2

GetriebeENERGIE ENERGIE

Δω1 ⎧⎨⎩

M1 M2

Andere Transformatoren

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

P = Δω1 · M1

Δω1 · M1 = Δω2 · M2

P = Δω2 · M2

⎫⎬⎭

Δω2

GetriebeENERGIE ENERGIE

Δω1 ⎧⎨⎩

M1 M2

Andere Transformatoren

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

P = ΔT1 · IS1

ΔT1 · IS1 = ΔT2 · IS2

P = ΔT2 · IS2

Andere Transformatoren

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

Andere Transformatoren

TUmgebung

TUmgebung

Tniedrig

Thoch

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

Andere Transformatoren

Thoch

T0

T0

Tniedrig

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

MitochondrienENERGIE ENERGIE

2CO , H O2

O2Zucker, ATP, H O2

ADP, Phosphorsäure

⎫⎬⎭

Δµ2Δµ1 ⎧⎨⎩

P = Δμ1 · In1

Δμ1 · In1 = Δμ2 · In2

P = Δμ2 · In2

Andere Transformatoren

Analogie – das Herz des Denkens Februar 2015

MitochondrienENERGIE ENERGIE

2CO , H O2

O2Zucker, ATP, H O2

ADP, Phosphorsäure

⎫⎬⎭

Δµ2Δµ1 ⎧⎨⎩

P = Δμ1 · In1

Δμ1 · In1 = Δμ2 · In2

P = Δμ2 · In2

Andere Transformatoren

Unterricht:Zeige allgemeine Strukturen, Ähnlichkeiten, Analogien auf.