Hier finden sich zur Zeit nur
Bruchstücke, welche ich selber im Netz aufgetrieben habe. Wird erweitert
und geordnet, sobald ich wieder eine neunte Klasse habe. Auf Wunsch einer
Autorin habe ich einige Materialien wieder entfernt.
Das Wechseln von
Schmelzsicherungen ist mit Aufwand verbunden und auf die Dauer auch
teuer. Daher wurde der Sicherungsautomat erfunden.
Bei ihm wird nur ein Knopf gedrückt oder Schalter umgelegt und
schon ist die Sicherung wieder bereit!
Die Abbildung zeigt einen
Blick in einen realen Sicherungsautomaten. Oben rechts ist der Ein-
und Ausschalthebel zu sehen.
Moderne
Sicherungsautomaten haben zwei Sicherheitseinrichtungen :
eine Spule, die ähnlich
wie ein Selbstunterbrecher funktioniert.
einen Bi-Metall
Streifen, der auf Überhitzung reagiert.
Man kann die Grafik im
Einzelschrittmodus weiterschalten, wenn man mit der linken Maustaste
in die Grafik klickt.
In der Vereinfachung und
Animation wird die Wirkungsweise beider Sicherheitseinrichtungen
beschrieben.
Die Auslösung ist etwas vereinfacht um das Wesentliche leichter zu
zeigen.
Die Stromstärke ist
normal ( also z.B. < 16 A ).
Der Strom durchläuft die Spule und den Bi-Metall-Streifen. Die
Unterbrechungsstelle links oben ist geschlossen.
Ein plötzlicher Kurzschluss
erfolgt. Die Stromstärke steigt sehr stark an ( 50A ! )
Die Spule baut ein kräftiges Magnetfeld auf und zieht den Hebel
an.
Die Feder kann den Sicherungsstab nun nach vorn drücken. Der
Stromkreis wird dadurch unterbrochen.
Der Stromkreis ist
leicht überlastet ( 18 A ).
Die Stromstärke genügt noch nicht um über das Magnetfeld den
Hebel auszulösen.
Durch die Erwärmung dehnt sich im Bi-Metall-Streifen das untere
Metall stärker aus als das obere:
-> der Streifen krümmt sich.
Ist die Krümmung stark genug, wird ebenfalls der Hebel ausgelöst
und der Stromkreis so unterbrochen.
Hinweis:
Die Animation ist ca. 1 MB groß und wird durch anklicken des Bildes
in einem neuen Fenster gestartet.
Aufgabe
Sieh dir die einzelnen Bilder an. Achte
darauf, wie sich der Blitzkanal ausbildet und wo der Blitz
einschlägt.
Physikalischer Hintergrund Aufwinde im Innern der Gewitterwolke führen zu
einer Ladungstrennung. Am oberen Rand der Wolke befinden sich
positiv geladene Eiskristalle, am unteren Rand negativ geladene
Wassertröpfchen.
Aus dem unteren Bereich der Gewitterwolke schiebt sich elektrische
Ladung wie ein Schlauch ruckweise in Richtung Erde vor. Wenn sich
dieser negativ geladene Leitblitz der Erde nähert, werden Elektronen
in der Erdoberfläche abgestoßen und zur Seite gedrängt. Die Erde ist
an dieser Stelle positiv geladen.
Nun erfolgt der Ladungsausgleich. Von Spitzen oder Kanten geht ein
Gegenblitz aus und trifft mit dem Leitblitz zusammen. Der Leitblitz
"frisst" sich in den Gegenblitz hinein – und der eigentliche
Hauptblitz entsteht
.