Elektrolokomotiven der Deutschen Bahn fahren mit Wechselstrom. Die Fahrspannung beträgt 15 000 V und die Frequenz 16 2/3 Hz1. Wichtige Baugruppen einer E-Lok sind Antriebsmotor, Transformatoren und Steuerungseinrichtungen. Diese Bauteile enthalten Spulen und Kondensatoren, die sich beim Betrieb mit Wechselstrom anders verhalten als bei Gleichstrom. In spannenden Experimenten untersuchen Ihre Schüler dieses unterschiedliche Verhalten.

Inhaltsverzeichnis:

• Effektivwerte von Spannung und Strom im Wechselstromkreis
• Experimente zur Untersuchung des unterschiedlichen Verhaltens von Spulen und Kondensatoren bei Gleich- und Wechselstrom
• Erklärung des Verhaltens von Spule und Kondensator in einem Wechselstromkreis
• Experimente zur Ermittlung der Abhängigkeit des induktiven und des kapazitiven
  Widerstands von Induktivität, Kapazität und Frequenz
• Experimente zur Phasenverschiebung
• Beispiele für Anwendungen von Spulen und Kondensatoren im Wechselstromkreis: Frequenzweichen für Mehrwegelautsprecherboxen, Kondensatormotor, Phasenschieber, Drosselspule
• Unterscheiden zwischen Wirk- und Blindleistung

Dauer: 10 Stunden

Ihr Plus:

• viele interessante Schüler- und Lehrerexperimente
• verschiedene Varianten zum Nachweis der Phasenverschiebung zwischen Spannung und Stromstärke
• Erkennen der Bedeutung des induktiven und kapazitiven Widerstands in der Praxis

*Bezug zu den Physik-Lehrplänen (Beispiele):

Berlin: Rahmenlehrplan für die gymnasiale Oberstufe, Grundkurs Physik

Wahlgebiet Wechselstrom: Phasenverschiebung, Ohm‘scher, kapazitiver und induktiver Widerstand, Scheinwiderstand, Gesamtwiderstand bei einer Reihenschaltung von Ohm’schem, kapazitivem und induktivem Widerstand

Sachsen: Gymnasium, Jahrgangsstufe 11/12: Spule in Gleich- und Wechselstromkreis,

Wahlpflicht 3: Technische Anwendungen von Spulen und Kondensatoren*