September 4 2009

Auswertung Woche 31.08 – 04.09.2009

Ich werde jetzt immer mal am Ende der Woche eine kleine Auswertung machen von dem was ich in der Schule so gelernt habe. Es fehlt heute zwar noch der Unterricht vom Freitag, aber das vernachlässige ich jetzt einfach mal (ich telefoniere nämlich heute Nacht mit Amerika und da werde ich nicht zum schreiben kommen 😉 )

Am Montag haben wir in Physik nur kurz über den Aufbau der Braunchen Röhre gesprochen und haben eine Formel zur Berechnung der Geschwindigkeit des Elektrons aufgestellt. Hierzu werden die Formeln für Wel und Wkin gebraucht. Dir Formel für Wel ist U x I x t oder U x e und die Formel für Wkin = 1/2m x v².  Diese wird nach v umgestellt und dann kann die Geschwindigkeit berechnet werden. Die einzige Größe die man dafür braucht ist U, da e/m eine konstante ist und 1,7588 x 10¹¹ beträgt.Damit haben wir uns dann natürlich auch am Mittwoch beschäftigt, wobei wir natürlich noch ein wenig tiefer eingestiegen sind und Übungsaufgaben berechnet haben.

In Mathe haben wir, wie schon erwähnt, das Dreidemensionale Koordinatensystem eingeführt. Hier haben wir uns auch gleich mit Vektoren beschäftigt und haben bestimmt was Vektoren sind. Mein Wörterbuch sagt dazu:

Durch Pfeil gekennzeichnete und durch Lage und Richtung festgelegte Größe in einer Ebene oder im Raum.

Am Mittwoch haben wir hierzu dann die Vektorrechnung eingeführt, also die Addition und die Subtraktion.

In Englisch haben wir kurz über das, was im Semester auf uns zukommt gesprochen und dann mit ein paar Bildern zur Globalisierung und einen Mind-Map mit diesen Thema begonnen. Also mit dem Thema Globalisierung. In PW ist das Thema Europa und hier haben wir uns mit einen Text von Winston Chuchill beschäftigt, welchen er im Jahre 1946 in der Schweiz als Rede gehalten hatte.

Fehlt nur noch Deutsch. Hier haben wir uns mit dem Epochenbegriff beschäftigt, bzw. ob die Einteilung der Literatur in Epochen sinnvoll ist oder nicht. Der Text den wir hierzu von Karl Otto Conrady gelesen haben, geht davon aus das dies nicht der Fall ist.

Heute habe ich nun noch Mathe und Physik. Hier wird es mit den oben erwähnten Themen weitergehen. Aber das erfahrt ihr dann in der nächsten Wochenauswertung 😉

August 31 2009

Physikaufgabe von Bernd

Ich habe ja von Bernd eine Physikaufgabe bekommen die am Anfang ziemlich einfach aussah. Inzwischen muss ich aber doch sagen das ein wenig mehr dahinter steckt. Ich hatte mir erst eine Zeit von einen Tag gegeben und wollte am Sonntag schon Ergebnisse präsentieren, nun heute haben wir Montag und ich kann immer noch keine Ergebnisse präsentieren. Aber ich möchte kurz über die Aufgabe schreiben, damit Bernd auch sieht das ich dran bin und sie abarbeite.

Als erstes kurz die Aufgabe vom Bernd:

Ein einfacher Gleichstromkreis mit 2 Spannungsquellen und 6 Widerständen, alle gleich groß, nämlich 1 Ohm

Die Quelle 1 hat eine Quellenspannung von Uq1 = 3 V, die Quelle 2 von Uq2 = 1 V.

Wie groß ist die Stromstärke an der Qulle 2 (I2)

Lösungshinweis:

Betrachte zunächst die gesamte Schaltung erst mit nur einer Quelle und ermittle den Strom. Dann betrachte die Schaltung mit nur der anderen Quelle. Zum Schluss addierst Du beide Ströme.

Aber Vorsicht: Stromrichtungen beachten !

Hilfe sind dabei natürlich die Kirchhoffschen Gestze (Kontenpunktsatz und Maschensatz).

Hier ist noch der Schaltplan:

Aufgabe Elektrotechnik
Aufgabe Elektrotechnik

Nun habe ich mich schon einmal um meine Bücher gekümmert und geschaut was dort über die Gesetze von Kirchhoff finde. Einiges habe ich auch schon gefunden, aber Morgen werde ich noch mal in die Bibliothek gehen und mich noch ein wenig mehr belesen. Ich bin mir nämlich noch nicht sicher wie ich mit den Richtungen umgehen muss um die Stromstärke zu berechnen. Morgen gibt es dann weitere Ansätze und eventuell dann sogar schon die Lösung.

An Bernd, das ganze ist doch eine Parallelschaltung, oder?

Mein Lösungsansatz wäre jetzt:

I = U / (Rx/n)+Ry wobei ich mir noch nicht sicher bin wie groß  U ist und welches Widerstand welcher ist. Deswegen Morgen die Bibliothek. Also bitte noch keine Lösungen posten, nur ob mein Ansatz falsch oder richtig ist 😉

August 15 2009

Freier Fall, die Geschwindigkeit nach 14 Metern

Ich schaue ja immer gern mal die Suchwörter an die bei Google eingegeben werden und welche mir Besucher bringen. Heute war dort die Frage nach der Geschwindigkeit eines Objektes nach 14 Metern freier Fall. Ich bin ja nicht so und werde nun auch mal die passende Antwort hier bekannt geben, gehört ja eh ein wenig mit zur Physikvorbereitung 😉 .

Als erstes brauchen wir mal die Formel zur Berechnung der Fallgeschwindigkeit. Bevor wir da aber hin kommen, schauen wir uns einmal an wie man die Geschwindigkeit einer beschleunigten Bewegung berechnet. v= s x t ist es nicht, dass ist die Formel für eine gleichmäßige Bewegung. Aber v= a x t ist die Formel die wir suchen.  Das „a“ ist die Beschleunigung die ein Gegenstand erfährt, t ist die Zeit in welcher diese Beschleunigung herrscht. Wird ein Auto mit 20 m/s² für 10 Sekunden beschleunigt, so hat dieses am Ende eine Geschwindigkeit von 200 m/s ( ein wenig schnell, aber auch nicht falsch 😉 ).

Beim Fall findet auch eine Beschleunigung statt und zwar die Beschleunigung, welche durch die Erdanziehung ausgelöst wird. Sie beträgt ungefähr 9,81 m/s² und trägt die Bezeichnung g. Hinter dem g versteckt sich die Fallbeschleunigung. Wenn wir nun in der Formel v= a x t das a durch das g austauschen, haben wir die Formel für die Fallgeschwindigkeit. „g“ ist eine Konstante, den Wert dafür habe ich oben schon angegeben, also fehlt noch t in unserer Formel. Die Zeit für 14 Meter freien Fall bekommen wir raus, wenn wir die Formel s = 1/2 x g x t² nach t umstellen. Das geschieht indem wir durch 1/2 und durch g dividieren. dann kommen wir auf die Formel t²= s : (1/2 x g). Um auf t zu kommen müssen wir nun noch die Wurzel ziehen.  t ist also die Wurzel aus s:(1/2 x g). Das können wir nun in die obige Formel einsetzen und kommen dann auf die Formel.

v= g x Wurzel aus s:(1/2 x g)

v = 9,81 x Wurzel aus 14: 4,905

v= 16,57 (rund)

Einheiten Probe könnt ihr auch machen und kommt am Ende auf m/s.

So ich hoffe das ist richtig, wer was dagegen einzuwenden hat, melde sich bitte oder schweige für immer 😉

Juni 30 2009

Kugelblitze

Gerade habe ich im WDR bei Quarks und Co. den Bericht über Kugelblitze gesehen.

Kugelblitze, dass ist ein Phänomen was schon einige beobachtet haben, welches aber noch keine wissenschaftliche Erklärung besitzt. Den Artikel könnt ihr hier nachlesen.

Ich selber wusste bis heute noch gar nichts von diesen Kugelblitzen und das, obwohl ich Gewitter doch ziemlich interessant finde. Interessanter sind natürlich Fotos von Blitzen, die ich mir gerne anschaue, leider gibt es von Kugelblitzen keine Bilder, die wären sicher interessant anzuschauen.

Juni 20 2009

Physik-Klausur – Das Ergebnis ;-)

So gestern habe ich das Ergebnis meiner Physik Klausur bekommen. Ist doch besser ausgefallen als ich Gedacht habe, aber schlechter als es hätte sein müssen, wenn ich mal auf meine ersten Gedankengänge gehört hätte. Aber ich will gar nicht lange darum herum reden, insgesamt ist es eine 3+ geworden, also neun Notenpunkte.

Die erste und die zweite Aufgabe habe ich ohne Punkverlust hinter mich bringen können. In der Dritten habe ich dann 10 Punkte leichtsinnig verschenkt und die vierte hat wohl das Optimum gebracht, auch wenn es nicht volle Punktzahl gewesen ist. Also es ist noch Luft nach oben und anscheinend habe ich doch noch ein wenig mehr verstanden als gedacht 😉 .

Juni 14 2009

Physikklausur Nr.2 in der Q2 – Vorbereitung Teil 1

Foto003

Das ist zur Zeit der Stand meine Vorbereitung, es ist einfach zu wenig und es steht noch eine lange Nacht vor mir, aber jetzt werde ich erst mal Joggen gehen um einen klaren Kopf zu bekommen. Schwingungen, Wellen, Schwingkreis, Dipole und und und, es ist eine ganze Menge und die Formeln bauen auf einander auf. Hinzu kommt dann noch die Interferenz am Doppelspalt und und und. Also noch ein kleines Programm für heute Nacht und Morgen bis zur Klausur.

Wer Aufgaben hat zum Üben, kann mir die gerne Übermitteln, ich kann noch ein wenig was gebrauchen um den Stoff noch sicherer zu verstehen. Ihr solltet aber auch die Lösungen haben, damit ich dann auch die Ergebnisse überprüfen kann.

Juni 12 2009

Neugierde auf die Quantenphysik

Das Buch „Physik espresso“ habe ich schon mal erwähnt. Anfänglich hatte ich mir das Buch nur gekauft um mal Punktuell bestimmte Themen durchzulesen, inzwischen habe ich mich aber entschieden es insgesamt hintereinander zu lesen. Gestern bin ich nun zu dem Kapitel mit der Quantenphysik gekommen und bin sehr  interessiert an diesem Thema.

Teilchen die machen was sie wollen, wenn man nicht hinschaut und wenn man dann hinschaut machen sie das, was man davon erwartet. Oder Rauschdioden die am 11.September, Stunden vor den Anschlägen, deutliche Abweichungen von den zu erwarteten, statistischen Werten aufweisen. Zufall? Oder gibt es da doch etwas? Sind wir mit allen durch irgendetwas verbunden? Gibt es vielleicht ein globales Bewusstsein?

Wenn das so ist, dann müsste man seine Einstellung zu Hellsehern und zum Gedankenlesen verändern, weil das wäre dann auch in die Welt des möglichen gerückt.

Im Buch ist das Kapitel leider viel zu klein und es macht zwar Neugierig, gibt mir aber zuwenige Infos aus diesen Bereich. Deswegen werde ich mich jetzt auf der Suche nach guten Büchern machen und auch im Internet gezielt danach suchen. Diese Welt im kleinen, die ist es eigentlich die die Welt im großen vielleicht ein wenig interessanter machen kann.

Mai 6 2009

Nachtrag Elektromotor

Wie im Handout zum Elektromotor schon versprochen, hier jetzt der Vortrag als Audiodatei.

Vortrag Elektromotor

Was man dazu wohl sagen muss ist, dass man zum diesen Vortrag auch immer ein paar Bilder haben sollte….. Ist in einer Audio-Datei jetzt nicht so möglich, aber man kann gerne dazu Googlen. Hier mal eine Liste der Bilder die ihr Googlen könntet:

  • Kommutator
  • Spule
  • Elektromotor
  • Stator
  • Rotor oder Anker

Vielleicht hilft euch das ein wenig, am besten bei der Google-Bildersuche mal eingeben und anschauen.

Wie immer interessieren mich eure Anmerkungen und Kommentare, weil nur so kann ich daraus auch etwas lernen.

April 29 2009

Elektromotor

Gliederung:

  1. Geschichte der Elektromotoren
  2. Aufbau und Funktionsweise eines Gleichstrommotors
  3. Wechselstrommotoren
  4. Energieumwandlung und Wirkungsgrad
  5. Anwendungsbeispiele und Vor- und Nachteile eines Elektromotors

Geschichte des Elektromotors:

1819, mit der Entdeckung des Elektromagnetismus, fand auch die Entwicklung von Elektromotoren ihren anfang. Michael Faraday veröffentlichte in diesen Jahr seine Arbeitsergebnisse über die elektromagnetischen Rotation. Er konstruierte eine Vorrichtung in welcher ein elektrischer Leiter um einen festen Magneten rotierte. Weitere Vorläufer des Elektromotors wurden von Peter Barlow (Barlow-Rad) und William Sturgeon.

In Europa waren Anyos Jedlik und Hermann Jacobi für die Weiterentwicklung von Elektromotoren verantwortlich. Jacobi konnte schon im Jahre 1834 einen funktionsfähigen Elektromotor in Potsdam entwickeln. 1838 schickte er dann in Sankt Petersburg ein Boot mit einen 220 Watt starken Motor auf  Reisen. Dieses Boot erreichte eine Höchstgeschwindigkeit von 2, 5 KM/H. Dieser Motor konnte durch weitere Verbesserungen noch auf eine Leistung von 700 Watt gesteigert werden.

Damit war der Weg des Elektromotors geebnet, der Durchbruch des Elektromotors kam allerdings erst mit der Entwicklung der Dynamomaschine, mit welcher man in großen Umfang elektrische Energie erzeugen konnte.

Aufbau und Funktionsweise eines Gleichstrommotors

Der Gleichstrommotor besteht aus 4 notwendigen Bestandteilen. Zum einen ist da der Stator, das ist der feste, unbewegliche Teil des Motors. Dieser besteht aus einen Permanent- oder aber aus einen Elektromagneten. Zum Stator hinzu kommt dann der Rotor, auch Anker genannt, welcher aus mindestens einer Spule besteht. Dann brauchen wir noch eine Stromquelle und einen Kommutator, auch Stromwender genannt.

Wie funktioniert das ganze? Gehen wir jetzt einmal davon aus das der Stator aus einen Permanentmagneten besteht, einen Hufeisenmagneten. Dieser Magnet hat zwei Pole (wie jeder Magnet) und zwar einen Nord und einen Südpol. Ein Hufeisenmagnet ist aufgebaut wie ein Hufeisen, dass heißt in der Mitte zwischen den beiden Polen ist ein Freiraum. In diesen Freiraum tun wir jetzt die Spule einfügen, welche beweglich gelagert ist und somit Rotieren kann. Nun passiert aber noch nicht wirklich viel, deswegen schließen wir die Spule an der Stromquelle an. Hierbei baut sich in der Spule ein Magnetfeld auf.

Insgesamt haben wir jetzt also schon zwei Magnetfelder. Ein Magnetfeld befindet sich im Stator, dass andere in der Spule. Zu den Eigenschaften von Magneten gehört, dass sich gleiche Pole abstoßen und ungleiche Pole anziehen.

Wenn wir nun also davon ausgehen, dass sich jeweils die gleichnamigen Pole gegenüber stehen, entsteht hier eine Abstoßung. Da der Stator sich nicht bewegen kann, fängt nun der Rotor an sich zu bewegen. Der Rotor dreht sich allerdings nur solange, wie die Abstoßung wirkt. Nach einer halben Drehung der Spule sind aber die Pole so ausgerichtet, dass sich jeweils die ungleichnamigen Pole anziehen. Es passiert also nichts mehr. Hier kommt nun der Kommutator ins Spiel. Dieser ist zwischen die Spule und der Stromquelle gebaut. Der Kommutator dreht sich mit der Spule mit und ist so aufgebaut, dass er den Stromfluss regelmäßig unterbricht, gleichzeitig vertauscht sich die Richtung in welcher der Strom durch die Spule fließt. Und somit auch der Nord und der Südpol. Dass heißt, bevor sich die ungleichnamigen Pole gegenüber liegen, ändert der Strom in der Spule seine Richtung und somit ändert sich auch die Polung der Spule. Somit liegen sich wieder die gleichnamigen Pole gegenüber und der Rotor dreht sich wieder um eine halbe Runde, da nun aber andauernd der Stromwender die Stromrichtung in der Spule ändert, dreht er sich immer weiter, da sich die ungleichen Pole nie gegenüber stehen.

Wechselstrommotor:

Der Wechselstrommotor funktioniert eigentlich genauso. Hier ist nur der Unterschied, dass der Wechselstrom ständig seine Flussrichtung wechselt und sich so die Pole in der Spule andauernd wechseln. Wenn wir hier jetzt einen Permanentmagneten im Stator benutzen würden, würde es wahrscheinlich nie zu einer Rotation kommen, daher wird im Wechselstrommotor dieser Permanentmagnet durch einen Elektromagneten ausgetauscht. Nun wechseln sich nicht nur im Rotor immer wieder die Pole sondern auch im Stator und somit stellt sich wieder ein Gleichgewicht her.

Energieumwandlung und Wirkungsgrad

Was passiert nun aber in so einen Motor? Nun wir führen elektrische Energie zu, diese wird in der Spule dazu verwendet um ein Magnetfeld aufzubauen. Dieses Magnetfeld wirkt nun in Verbindung mit dem Magnetfeld im Stator so, dass sich die Pole Abstoßen und Anziehen. Dadurch entsteht eine Drehbewegung und somit ein Drehmoment. Dieses Drehmoment ist nun die mechanische Energie. Im Motor wird also elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt.

Der Wirkungsgrad dieser Elektromotoren ist ziemlich hoch, allerdings werden nicht hundert Prozent der elektrischen Energie in mechanische Energie umgewandelt. Ein geringer Teil wird in Wärme und Reibung umgesetzt, der größere Teil wird aber in die mechanische Energie umgesetzt. Ein Motor hat in etwa einen Wirkungsgrad von 0,7 bis 0,95.

Anwendungen:

Der Elektromotor wird in ziemlich vielen Geräten benutzt. Angefangen bei der Elektrozahnbürste, über den Rasenmäher bis hin zum Auto. Allerdings ist die Verwendung im Auto noch nicht all zu ausgeprägt, da es hier Probleme mit der Speicherung von ausreichend Energie gibt um dass Auto auch vernünftige Strecken fahren zu lassen.

Februar 24 2009

Physik-Klausur – Teil 2

Nachdem ich ja nun am Wochenende und am Montag ziemlich viel gelernt habe für die Physik-Klausur, habe ich diese nun am Montag-Abend hinter mich gebracht. Sie bestand diesmal aus fünf Aufgaben. Eine Aufgabe war direkt nur über die linke-Hand-Regel, die zweite war dann über den Hall-Effekt, die dritte beinhaltete die Lorentzkraft, die vierte über Kondensatoren und die fünfte über Kapazität und über die gespeicherte Energie.

Insgesamt war die Klausur ziemlich einfach und wenn ich nicht so lange durch Krankheit gefehlt hätte, wäre es wahrscheinlich eine gute zwei bis mittlere eins geworden. So bin ich schon zufrieden, wenn es eine gute drei wird. Da bin ich mir aber auch ziemlich sicher, da es doch ziemlich gut gelaufen ist. Aber nunja, wie jeder weiß dauert es immer eine weile bis eine Klausur korrigiert ist und somit muss ich auf das Ergebnis sicher bis nächste Woche warten.