Keine Steckdose? Ein Wechselstromgenerator kann helfen!

Ein Wechselstromgenerator kann helfen nicht im Dunkeln zu tappen, wenn man auf freier Flur unterwegs ist und keine Steckdose zur Verfügung steht, um beispielsweise das Handy aufzuladen oder die mitgenommene Lampe anzuschalten.

Mechanische Energie in elektrische umwandeln

Zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischer kann beispielsweise ein Wechselstromgenerator eingesetzt werden. Diesen kennen wir zum Beispiel von Fahrrädern. Man tritt in die Pedale und das Licht am Fahrrad beginnt zu leuchten, dank der Fahrradlichtmaschine (umgangssprachlich Fahrrad-Dynamo)!

Wie funktioniert ein Wechselstromgenerator?

Der Wechselstromgenerator besteht aus einem beweglichen Teil, dem Rotor, und einem unbeweglichen, dem Stator. Man unterscheidet dabei zwischen Innenpol- und Außenpolmaschine:

Die Innenpolmaschine

In der Regel handelt es sich bei der Fahrradlichtmaschine um eine Innenpolmaschine. Bei dem Rotor handelt es sich hierbei, um einen oder mehrere sich drehende beziehungsweise rotierende Magneten. Während es sich bei dem unbeweglichen Teil, um das Gehäuse handelt, das mit Induktionsspulen im Inneren fest verbunden ist.

Die Magneten rotieren vor den Spulen. Es entsteht ein rotierendes Magnetfeld, das eine einphasige Wechselspannung in den stationären Induktionsspulen induziert. Die Frequenz der Wechselspannung hängt dabei von der Drehzahl der antreibenden Maschine ab sowie von der Polpaarzahl des Generators. Beim Wechselstrom handelt es sich also um einen elektrischen Strom, der in regelmäßiger Wiederholung seine Richtung (Polung) ändert. Der Strom wird in der stehenden Statorwicklung induziert, die um das rotierende Feld angeordnet ist.

So gehen die Lichter am Fahrrad an

Bei der bereits erwähnten Fahrradlichtmaschine sorgt das sich drehende Rad dafür, dass der Magnet im Generator in Bewegung versetzt wird, wodurch eine Spannung in den Induktionsspulen entsteht. Der dabei erzeugte elektrische Strom ist ausreichend, um den Schweinwerfer sowie das Rücklicht des Fahrrads zu betreiben. 

Einfach mal im Schulunterricht ausprobieren:

Wechselspannung erzeugen (https://www.phywe.de/de/erzeugung-einer-wechselspannung-gleichrichtung-und-glaettung.html#tabs1) und mit dem Cobra SMARTsense-Sensor Voltage digital messen.

Weiterführende Informationen finden Sie hier: