Text 6. Magnete und Magnetismus

Der Magnetismus ist den Menschen schon seit vielen Jahrhunderten bekannt. Nicht weit von der Stadt Magnesia in Kleinasien fand man Eisenerz, welches kleine Eisenstücke anziehen und bei direkter Berührung festhalten konnte. Dieses Erz bezeichnete man nach dem Fundort Magnetit oder Magneteisen und seine Eigenschaft Magnetismus.

Die natürlichen Magnete haben jedoch eine geringe Anziehungskraft. Deshalb wurden in der Technik künstliche Magnete hergestellt. Die magnetischen Eigenschaften wurden dabei von einem natürlichen Magnet auf Körper aus gehärtetem Stahl oder aus Stahllegierungen übertragen.

Je nach der Form unterscheidet man Stabmagnete, Hufeisenmagnete, Ringmagnete und Magnetnadel. Im Kompaß verwendet man z.B. eine Magnetnadel.

Die Stelle der stärksten Anziehungskraft nennt man Pole. Jeder Magnet hat zwei Pole. Man bezeichnet sie Nord- und Südpol. Gleichnamige Magnetpole stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen einander an.

Zerschneidet man z.B. Magnet in mehrere Teile, so erhält man vollständige Magnete mit magnetischem Nord- und Südpol. Das zeigt darauf hin, daß jeder Magnet aus Elementarmagneten besteht.

Die Erde ist auch ein riesiger Magnet. Aber der magnetische Südpol der Erde liegt bei 74⁰ nördlicher Breite und 100⁰ westlicher Länge. Drehachse und Magnetachse der Erde fallen also nicht zusammen. Infolge dessen weicht die Kompaßnadel um wenige Grad von der geographischen Nord-Südrichtung ab.

Beantworten Sie folgende Fragen:

1. Warum wurden in der Technik künstliche Magnete hergestellt?

2. Welche Anziehungskraft haben die natürlichen Magnete?

3. Welcher Form des Magnets verwendet man im Kompaß?

4. Wieviel Pole hat jeder Magnet und wie bezeichnet man sie?

5. Wo liegt der magnetische Südpol der Erde?

Text 7. Elektromagnet

Jeder stromdurchflossene Leiter ist von einem Magnetfeld umgeben. Diese Erscheinung wird Elektromagnetismus genannt.

Die Feldlinien des Magnetfeldes eines geraden stromdurchflossenen Leiters bilden konzentrische Kreise um den Leiter. Wenn man statt eines geraden stromdurchflossenen Leiters eine stromdurchflossene Zylinderspule benutzt, so findet man, daß das Magnetfeld im Außenraum der Spule die gleiche Form, wie das Feld eines Stabmagnets besitzt. Die magnetischen Feldlinien sind geschlossene Kurven. Wenn in das Innere der Spule ein Kern aus Eisen oder aus einem anderen ferromagnetischen Material gebraucht wird, entsteht ein Elektromagnet, dessen Feldstärke bei gleicher elektrischer Stromstärke und gleicher Windungszahl der Spule mehrere tausendmal größer sein kann als die Feldstärke der Spule ohne Kern.

Der Elektromagnetismus hat außerordentlich große Bedeutung für die gesamte Elektrotechnik. Der Schreibstift des Telegrafenapparates wird durch einen Elektromagnet auf das vorbeirollende Papierband gedrückt. Die tönende Membran des Telefons und des Kopfhörers wird von einem Elektromagneten in Schwingung versetzt. Durch die magnetische Kraft starker Elektromagneten werden die beweglichen Teile der Elektromotoren in Bewegung gesetzt.

Beantworten Sie folgende Fragen:

1. Wovon ist jeder stromdurchflossene Leiter umgeben?

2. Was ist Elektromagnetismus?

3. Was bilden die Feldlinien des Magnetfeldes eines geraden stromdurchflossenen Leiters um den Leiter?

4. Was findet man, wenn man statt eines geraden stromdurchflossenen Leiters eine stromdurchflossene Zylinderspule benutzt?

5. Welcher Elektromagnet entsteht, wenn in das Innere der Spule ein Kern aus Eisen oder aus einem anderen ferromagnetischen Material gebraucht wird?

6. Warum hat der Elektromagnetismus außerordentlich große Bedeutung für die gesamte Elektrotechnik?

Text 8. Energieversorgung

A. Energiespeicherung

Die Speicherung von Energie ist wichtig, wenn Energie nur über einen begrenzten Zeit erzeugt werden kann, aber über längere Zeiträume genutzt werden soll: mit Solarzellen am Tage erzeugter Strom müßte zwischengespeichert werden, damit in der Nacht ebenfalls Strom zur Verfügung steht, etwa für Beleuchtungszwecke.

Im Gegensatz dazu kann es notwendig sein, Energie, die nur mit einer geringen Leistung freigesetzt werden kann, zu speichern, damit man genügend Leistung in einem kurzen Zeitintervall verfügbar machen kann – ein batterbetriebener Elektronenblitz für Fotokameras speichert die Energie für den nur eine Tausendstel Sekunde dauernden Blitz in einem Kondensator, der von den Batterien über einen Zeitraum von einer oder einigen Sekunden aufgeladen wird.

Reversible Speicher können beliebig „geladen“ oder „entladen“ werden.

Die „Stromtauglichkeit“ ist essentiell für Energiespeicher einer auf der Nutzung regenerativer Energien basierenden Stromwirtschaft, deren Energieerzeuger – Windenergiekonverter, solarthermische Kraftwerke und photovoltaische Kraftwerke – nur in bestimmten Perioden Energie erzeugen.

B. Energietransport

Der Energietransport ist eine wichtige Komponente der Energieversorgung, weil die Standorte der Energieerzeugung und des Energieverbrauchs selten direkt beeinander liegen.

Verschiedene Energieerzeuger sind erst ab einer bestimmten Leistungsgröße – beispielsweise Großkraftwerke zur Stromerzeugung wie Kohle- und Kernkraftwerke – wirtschaftlich und damit ökologisch vertretbar zu betreiben, zum Beispiel ist der Aufwand für eine Rauchgasreinigung für eine größe Anlage wesentlich geringer, wenn man ihn auf eine erzeugte Energiemenge bezieht. Zur Verteilung des erzeugten Stroms ist dann ein Verteilersystem, eben das Stromleitungsnetz, erforderlich.

Die in der Tabelle fett gedruckten Einträge bedeuten voll etablierte Techniken des Energietransports. Die Transportverluste betragen für Pipeline-, Tanker- oder Bahntransporte üblicherweise Bruchteile eines Prozents, bei elektrischen Leitungen muß man mit Verlusten von etwa 1-3%/1000km rechnen. Im gesamten deutschen Stromnetz treten Verluste von etwa 5% auf, die dann noch die Transformationsverluste mit einschließen.

C. Energieumwandlung

Unter Energieumwandlung versteht man die Umwandlung von einer in die andere Energieart oder innerhalb einer Energieart.

Die Verbrennung von Kohle ist die Umwandlung von chemischer Energie in Wärmeenergie, eine Solarzelle wandelt die Strahlungsenergie des Lichtes in elektrische Energie um, in einer wiederaufladbaren Batterie wird beim Laden elektrische Energie in chemische Energie gewandelt, bei der Entladung chemische in elektrische Energie.

Beantworten Sie folgende Fragen:

1. Wie verstehen Sie die Energiespeicherung?

2. Wie können Sie den Energietransport bezeichnen?

3. Was versteht man unter Energieumwandlung?

ПРИЛОЖЕНИЕ

СОКРАЩЕНИЯ, ВСТРЕЧАЮЩИЕСЯ В СПЕЦИАЛЬНОЙ НЕМЕЦКОЙ ЛИТЕРАТУРЕ

А а

В b

С с

D d

Е е

F f

G g

H h

I i

К k

L I

M m

N n

О о

Р р

Q q

R r

S s

T t

U u

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