Ph 10

Versuch

Modellversuch zur Fernleitung


Vorüberlegungen:
Wird ein Elektrogerät mit einer Leistung von P = 1000 W über eine Zuleitung von R = 2 Ω so versorgt, dass die Spannung U = 230 V anliegt, so muss ein Strom von I = 4,4 A durch Elektrogerät und Leitung fließen. Im Leitungswiderstand R wird dann die Leistung PL = R · I² = 38 W in Umgebungserwärmung umgesetzt. Der Ernergieversorger muss diese Verlustleistung zusätzlich liefern, also 1038 W.

In der Animation ist gezeigt, wie die Verlustleistung steigt, wenn man die Nutzleistung verzehnfacht bzw. verhundertfacht. Überprüfen Sie dies durch eigene Rechnung!


 

Schematischer Aufbau:

  • Man verwendet als Verbraucher eine Glühlampe 230V/15W
  • Den Widerstand der Fernleitung "passt man an", indem man zwei 2,5 kΩ Widerstände einbaut.
  • Als Stromversorger verwendet man die Steckdose mit 230V.

Versuch 1:
Lampe wird ohne Transformatoren über die "Fernleitung" an die Steckdose angeschlossen.
Ergebnis: Nur schwaches Leuchten der Lampe

 

Versuch 2:
Lampe wird wie im Foto über zwei Transformatoren und die Fernleitung an die Steckdose angeschlossen.
Ergebnis: Lampe leuchtet hell

 

Aufgabe 1:
Bestimmen Sie den Widerstand der Lampe unter Normalbedingungen und berechne daraus die an der Lampe abfallende Teilspannung, wenn Lampe und Leitungswiderstände ohne Trafos in Serie an die Steckdose von 230V angeschlossen werden.

Aufgabe 2:

  • Wie groß ist der Strom unter Idealbedingungen in der Lampe?
  • Welcher Strom fließt dann bei der gezeigten Transformation durch die Fernleitung?
  • Wie groß ist die Verlustleistung in der Fernleitung?
  • Wie groß ist der Wirkungsgrad der Anordnung?

Lösung 1
Lösung 2