E2: Wärmelehre und Elektromagnetismus 20. Vorlesung – 28.06 · PINGO: Induktion 28.06.2018 Prof. Dr. Jan Lipfert 3 Die Abbildung zeigt vier Leiterschleifen mit Kantenlängen L

E2: Wärmelehre und Elektromagnetismus 20. Vorlesung – 28.06.2018

28.06.2018

Heute: -  Wechselstrom -  Transformatoren -  Leistungsverluste -  R, L, C im Wechselstromkreis

Prof. Dr. Jan Lipfert 1

https://xkcd.com/2006/

Prof. Dr. Jan Lipfert [email protected]

Barlow-Rad Telefon nach Bell

Wiederholung: Magnetischer Fluss & Faradaysches Induktionsgesetz

28.06.2018 Prof. Dr. Jan Lipfert 2

https://de.wikipedia.org/wiki/Michael_Faraday

Michael Faraday (1791-1867)

Induktionsgesetz: Eine Änderungen des magnetischen Flusses ΦB erzeugt eine Spannung (Michael Faraday, 1831):

Uind =

I~E · d~s = �d�B

dt= � d

dt

Z~B · d ~A

Lenzsche Regel: Der induzierte Strom erzeugt ein Magnetfeld, das dem ursprünglichen Magnetfeld entgegenwirkt.

Heinrich Friedrich Emil Lenz

(1804 - 1865)

https://de.wikipedia.org/wiki/Emil_Lenz

�B =

Z~B · d ~AMagnetischer

Fluss: [�B ] = T ·m2

PINGO: Induktion


Die Abbildung zeigt vier Leiterschleifen mit Kantenlängen L bzw. 2L. Sie werden alle mit identischer konstanter Geschwindigkeit in den Bereich eines homogenen Magnetfeldes (das in die Tafelebene zeigt) bewegt. Ordnen Sie die vier Schleifen nach dem Maximalwert der induzierten Spannung (größte zuerst). Abstimmen unter pingo.upb.de! A)  c, b=d, a B)  a, b=d, c C)  c=d, a=b D)  a=d, b=c

a b c d x x x x

x x x x

x x x x

x x x x

B-Feld

x x x x

Wiederholung: Induktivität und RL-Kreis


Induktivität bezeichnet die Eigenschaft eines Leiters (bzw. Spule) aufgrund einer Änderung des elektrischen Stromes ein Magnetfeld aufzubauen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Joseph_Henry

Joseph Henry (1797-1878)

Induktivität einer Zylinderspule:

Uind = �LI

RL-Kreis

U0 �R · I � L · I = 0

⌧ =L

R

I(t) =U0

R(1� e�t/⌧ ) UL(t) = U0e

�t/⌧

PINGO: Spule im Stromkreis


Abstimmen unter pingo.upb.de! A)  1,2,3 B)  3,2,1 C)  2,3,1 D)  1,3,2

Oben sehen Sie drei Schaltkreise mit identischen Widerständen, Induktivitäten und Batterien. Ordnen Sie die Schaltkreise in absteigender Reihenfolge nach dem Strom durch die Batterie direkt nach dem Schließen des Schalters.

1 2 3

PINGO: Spule im Stromkreis


Abstimmen unter pingo.upb.de! A)  1,2,3 B)  3,2,1 C)  2,3,1 D)  1,3,2

Oben sehen Sie drei Schaltkreise mit identischen Widerständen, Induktivitäten und Batterien. Ordnen Sie die Schaltkreise in absteigender Reihenfolge nach dem Strom durch die Batterie lange Zeit nach dem Schließen des Schalters.

1 2 3

Wiederholung: Wechselstrom, Elektromotor, Generator


Elektromotor mit Kommutator


Momentan-Leistung: Gemittelte Leistung: Effektiv-Werte:

0 1 2 3 4 5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

Vol

tage

U [a

.u.]

Time t [a.u.]

https://de.wikipedia.org/wiki/Steckdose

Netzspannung: 230 V Netzfrequenz: 50 Hz

Wechselstromtechnik


https://de.wikipedia.org/wiki/Windpark http://www.kisdorf.de/Gemeinde/Geschichte/Elektrizitaet/el_strom.html

https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Leitung

Leitungsverluste:

Leitungsverluste

Der Transformator


https://de.wikipedia.org/wiki/Transformator

Transformator: N1 und N2

Ströme im Transformator


Hochstromtransformator („Schweisstrafo“)

Hochspannungstransformator („Hörnerblitze“)

Transformatoren - Stromübertragung


https://de.wikipedia.org/wiki/Windpark

https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Leitung

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/ commons/0/08/Mielew3240.jpg

Überlandleitung

Wechselstrom und Widerstand


Was ist der Widerstand eines Kondensators bzw. einer Spule im Wechselstromkreis? Ein Strommessgerät misst geleistete elektrische Arbeit:

Ohmscher Widerstand

Wechselstromzähler https://en.wikipedia.org/wiki/Electricity_meter

Kondensator Spule

~ ~ ~

PINGO: Leistung im Wechselstromkreis


In welchem Stromkreis wird (bei gleichem Strom und gleicher Spannung) die größte Leistung verbraucht? Abstimmen unter pingo.upb.de! A) Stromkreis mit R B) Stromkreis mit C C) Stromkreis mit L D) Alle gleich.

Blindleistung R, C, L

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