Versuchsbeschreibung

Eine Masse wird an das Drehrad eines Generators gehängt, der mit einer Lampe verbunden ist. Beim Herabgleiten der Masse erzeugt der Generator Strom und Spannung. Die folgende Messgrößen werden erfasst:

• Strom (I)
• Spannung (U)
• Strecke (s), die die Masse zurücklegt
• benötigte Zeit (t)

Anhand dieser Messwerte werden die Arbeit und Leistung berechnet sowie der Wirkungsgrad bestimmt.

Messwerte

Berechnungen

1. Potentielle Energie der Masse

Formel: \( W_{pot} = m \cdot g \cdot s \)

Berechnung: \( W_{pot} = 2,0 kg \cdot 9,81 m/s^2 \cdot 1,5m = 29,43 J \)

2. Elektrische Arbeit des Generators

Formel: \( W_{el} = U \cdot I \cdot t \)

Berechnung: \( W_{el} = 4,5 V \cdot 0,3 A \cdot 3,0 s = 4,05 J \)

3. Wirkungsgrad

Formel: \( \eta = \frac{W_{el}}{W_{pot}} \cdot 100 \% \)

Berechnung: \( \eta = \frac{4,05 J}{29,43 J} \cdot 100 \% \approx 13,76 \% \)

Zusatzaufgabe

Bei Wiederholung der Messung mit unterschiedlichen Lampen zeigt sich:

• Wenn die benötigte Leistung der Lampe zunimmt, verringert sich die erzeugte elektrische Arbeit, da der Generator stärker belastet wird.
• Wenn die benötigte Leistung der Lampe abnimmt, steigt die erzeugte elektrische Arbeit, da der Generator weniger belastet wird.

Das bedeutet, dass die Anpassung der Last (z. B. durch unterschiedliche Lampen) den Wirkungsgrad beeinflusst.