Experiment des Monats Sekundarstufe: DynaMot
DynaMot ist einen handgetriebenen Generator und Elektromotor in einem Gerät.
Der DynaMot kann als Gleichspannungsgenerator und Gleichstrommotor im Unterricht eingesetzt werden und so im einführenden Elektrik-Unterricht (Gleichstromlehre) Batterien oder Stromversorgungsgeräte ersetzen.
Da die Schüler*innen für die meisten Experimente ihren Strom selbst generieren, können die Grundbegriffe und Vorstellungen zum elektrischen Stromkreis eng mit konkreten Erfahrungen zur Erzeugung elektrischer Energie verknüpft werden.Der DynaMot ermöglicht die Veranschaulichung aller grundlegenden Begriffe und Gesetze, weil er erlebbar macht, wovon der Energieumsatz in elektrischen Anlagen abhängt.
Dafür wird benötigt: DynaMot, Tischklemme, Experimentierkabel, Glühbirne, Fassung E14, auf Sockel, Digital-Multimeter
So wird es gemacht: Der DynaMot wird als Generator mit einer Tischklemme am Experimentiertisch befestigt und wahlweise eine Lampenfassung E10 oder E14 durch Experimentierkabel mit den Buchsen des Generators verbunden. Für einen Teil der Versuche wird ein Amperemeter in den Stromkreis eingeschaltet. Zuerst wird die Glühlampe 6 V / 5 A, E14 eingesetzt. Dieses Experiment sollte unbedingt auch mit Schüler*innen im Stationsbetrieb durchgeführt werden. Sie erleben dabei den energetischen Aufwand, der erforderlich ist, um eine 30 W-Glühlampe zu betreiben. Anschaulich gesprochen geht es um die Leistung, die notwendig ist, um die Elektronen durch eine Glühlampenwendel zu treiben, damit der rundum laufende Elektronenstrom pro Sekunde eine Energie in Höhe von ca. 30 Joule vom Erzeuger zum Verbraucher transportiert. Bei Lampen gleicher Nennspannung muss die Kurbel immer gleich schnell gedreht werden. Damit der Zeiger des Strommessgerätes ruhig steht, ist es notwendig, den Generator möglichst gleichmäßig zu drehen. Dies erfordert einige Übung. Dabei ist deutlich zu spüren, dass sich die Handkurbel umso schwerer drehen lässt, je größer der Lampenstrom ist.
Auswertung:
Mechanische Bewegungsenergie wird in elektrische Energie umgewandelt, zur Lampe übertragen und dort in Licht- und Wärmeenergie umgewandelt. Mit höherem Kraftaufwand beim Kurbeln nimmt die Helligkeit der Lampe zu.
Bei ausgeschraubter Lampe ist der Kraftaufwand am geringsten. Bei kurzgeschlossenen Generatoranschlüssen ist der Kraftaufwand am größten. Durch den Elektronenstrom in einem geschlossenen elektrischen Stromkreis wird Energie als Energiestrom von der Erzeugerseite zur Verbraucherseite übertragen.
Als Energiestrom wird die in einer bestimmten Zeit übertragene elektrische Energie definiert.
Beim ‚Leerlauf’ findet kein Elektronenstrom statt, er ist unterbrochen. Beim ‚Kurzschluss’ erfolgt der Elektronenstrom bereits direkt auf der Erzeugerseite, so dass er nicht zur Verbraucherseite gelangen kann.
Haben wir das Interesse an naturwissenschaftlichen Experimenten geweckt?
Hier eine kleine Auswahl unserer Experimentier-Sets zum DynaMot.
