Energie

Antrieb eines Wasserrades

Prinzip Die Drehung des Wasserrades wurde früher vor allem in Mühlen z. B. zum Kornmahlen verwendet. Mit einem Wasserrad ließe sich auch ein Dynamo antreiben. Die elektrische Energie kann dann zum Antrieb von verschiedenen Motoren verwendet werden z.B. für Pumpen. In Wasserkraftwerken werden heute große Turbinen zur Erzeugung elektrischer Energie eingesetzt. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 17 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energien Grundlagen und Wärmeenergie • Versuch bietet einen guten Einstieg in das Thema Erneuerbare Energien • Versuch kann fächerübergreifend eingesetzt werden

Beobachtung eines Windrades bei Belastung

Prinzip Das Windrad wird durch ein Gebläse angetrieben und ein "Verbraucher" angeschlossen, also z.B. eine Glühlampe oder eine LED zum Leuchten gebracht. Beobachte das Windrad mit und ohne Verbraucher. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Sicheres Experimentieren: Der Lüfter im Gebläse ist vor Berührung geschützt • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform")

Betrieb einer LED mit Solarenergie

Prinzip Eine rote Leuchtdiode benötigt etwa 2 V- als Versorgungsspannung, sie kann also nicht mit einer einzelnen Solarzelle betrieben werden. Der Gerätesatz enthält eine Solarbatterie, die die erforderliche Spannung liefert. Der Versuch soll verdeutlichen, wie man einzelne Solarzellen so kombinieren kann, dass sie dieselbe Spannung wie die Solarbatterie erzeugen: Sie werden in Reihe geschaltet, sodass sich ihre Spannungen addieren können. Dasselbe Prinzip nutzt die Solarbatterie. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Sicheres Experimentieren: die Lampe ist vor Berührung geschützt, das Gehäuse ist mit Hilfe von Bohrungen gut durchlüftet und erhitzt sich nur wenig • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform")

Betrieb einer LED mit Solarenergie mit ADM3

Prinzip Kleine Fotovoltaikanlagen können direkt zur Versorgung kleiner Geräte oder zur Beleuchtung genutzt werden. Dafür sind im Allgemeinen höhere Spannungen erforderlich als eine Zelle liefern kann. Mehrere Zellen müssen daher in Reihe geschaltet werden. In Solarleuchten werden meistens LED`s verwendet. In diesem Versuch soll untersucht werden, welche Spannung erforderlich ist, um eine LED mit einer Solarzelle zum Leuchten zu bringen. Vorteile • Teil einer Systemlösung - Leicht erweiterbar für weitere Versuche • Einfaches Lehren durch Einsatz der Demo-Tafel Physik • Anschauliche Versuchsdurchführung durch Einsatz von ADM3-Multimetern

Der Peltier-Effekt mit ADM3

Prinzip Ein Peltier-Element und ein Thermogenerator sind vom Aufbau her gleich, sie werden aber für verschiedene Zwecke verwendet. Das Peltier-Element besteht aus einem Block mit vielen Thermoelementen, die elektrisch in Reihe und thermisch parallel geschaltet sind, sodass sich ihre Thermospannungen addieren. Ist bei einem Thermoelement eine Seite kälter als die andere, entsteht eine elektrische Spannung. Wird nun umgekehrt eine Spannung angelegt, dann fließt ein Strom durch das Element und es entsteht eine Temperaturdifferenz: eine Seite wird kälter, die andere wärmer. Dieser Effekt wird Peltier-Effekt genannt. Vorteile • Teil einer Systemlösung - Leicht erweiterbar für weitere Versuche • Einfaches Lehren durch Einsatz der Demo-Tafel Physik • Anschauliche Versuchsdurchführung durch Einsatz von ADM3-Multimetern

Der Wirkungsgrad einer Elektrolyseur-Brennstoffzellen-Anlage

Prinzip Die Nutzung von Wasserstoff und Sauerstoff als Energiespeicher ist nur dann sinnvoll, wenn das Speichern der Energie mit möglichst geringen Verlusten funktioniert. In diesem Versuch wird der Wirkungsgrad der Elektrolyseur-Brennstoffzellen-Anlage und somit der Gesamtwirkungsgrad von der Erzeugung bis zum Verbrauch von Wasserstoff und Sauerstoff untersucht. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 10 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Brennstoffzellentechnologie • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform") • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Die Dunkelkennlinie einer Solarzelle

Prinzip Bei abgedunkelter Solarzelle wird die Stromstärke in Abhängigkeit von der Spannung gemessen.  Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform") • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Die Peltier-Wärmepumpe mit ADM3

Prinzip Fließt ein Gleichstrom durch ein Peltier-Element, dann erwärmt sich eine Seite und die andere kühlt sich ab. Wegen dieser Eigenschaft lässt sich mit Hilfe des Peltier-Elements das Prinzip der einer Wärmepumpe erklären: Die warme Seite wird nicht nur durch den elektrischen Strom erhitzt, sondern auch durch das Abkühlen der anderen Seite, es wird Energie von der kalten Seite auf die warme "gepumpt". In diesem Versuch werden Temperaturen und elektrische Arbeit in Abhängigkeit von der Zeit gemessen. Daraus lassen sich die elektrische Energie und Wärmeenergien auf beiden Seiten bestimmen und Leistungsziffer und Wirkungsgrad berechnen. Vorteile • Teil einer Systemlösung - Leicht erweiterbar für weitere Versuche • Einfaches Lehren durch Einsatz der Demo-Tafel Physik • Anschauliche Versuchsdurchführung durch Einsatz von ADM3-Multimetern

Die Solarzelle

Die Solarzelle als Diode

Prinzip Die Schüler sollen das Verhalten einer unbeleuchteten Solarzelle kennenlernen. Dazu wird an die Solarzelle eine Gleichspannung angelegt und mit Hilfe einer Glühlampe untersucht, ob ein Strom fließt. Anschließend wird die Spannung umgepolt. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform") • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Die Solarzelle als Diode mit ADM3

Prinzip Eine Solarzelle ist aus einer p-dotierten und einer n-dotierten Schicht aufgebaut. Bei Lichteinfall entstehen jeweils freie Ladungsträger, welche durch das elektrische Feld nach außen gedrängt werden und so eine Spannung erzeugen. Durch diesen Aufbau ist die Orientierung der Spannung eindeutig festgelegt, was den folgenden Versuch ermöglicht. In diesem Versuch wird eine Spannung an die abgedunkelte Solarzelle angelegt, um an einem einfachen Beispiel zu zeigen, dass die Solarzelle Eigenschaften einer Diode aufweist. In einem zusätzlichen Teilversuch kann dann noch die Dunkelkennlinie der Solarzelle ermittelt werden. Vorteile • Teil einer Systemlösung - Leicht erweiterbar für weitere Versuche • Einfaches Lehren durch Einsatz der Demo-Tafel Physik • Anschauliche Versuchsdurchführung durch Einsatz von ADM3-Multimetern

Die Strom-Spannungs-Kennlinie einer Solarzelle

Prinzip Es soll untersucht werden, wie sich die Spannung und die Stromstärke einer Solarzelle bei Belastungsänderung zueinander verhalten und bei welcher Belastung die Solarzelle maximale Leistung erzeugt. Vorteile • Keine zusätzlichen Kabelverbindungen zwischen den Bausteinen nötig - übersichtlicherer und schnellerer Aufbau • Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine • Hartvergoldete, korrosionsbeständige Kontakte • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reelle Bauteile auf der Unterseite sichtbar