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Gleichstrom und Wechselstrom

In der Steckdose wechselt der Strom 100-mal pro Sekunde die Richtung — bei der Batterie fließt er immer gleich.

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Übungsaufgaben

Dreißig Übungen, fortlaufend nummeriert: Aufgaben zum Klicken, Ziehen und Knobeln wechseln sich mit Rechen- und Eingabeaufgaben ab. Jede Übung gibt dir sofort eine Rückmeldung, und zu jeder Aufgabe gibt es zwei gestufte Tipps.

A1
Bahnstrom mit 16,7 Hz
AFB I

Die Deutsche Bahn versorgt ihre Oberleitungen mit einer Wechselspannung von 16,7 Hz (Effektivwert 15 kV). Das Diagramm zeigt 120 ms. Zeichne für jeden Auftrag die passenden Zeitmarken ein.

Ziehe den orangen Zeit-Schieber durch das Diagramm (oder klicke hinein) und setze an jedem gesuchten Zeitpunkt mit „Marke setzen“ eine Marke; ▶ fährt die Zeitachse ab. Mit der Tastatur: Tab ins Diagramm, ←/→ ein Schritt (mit Shift fünf), Enter setzt oder entfernt eine Marke, Entf löscht die nächste.

Die Richtung kehrt sich bei jedem Nulldurchgang um – hier alle 30 ms, denn eine Periode dauert T = 1/16,7 Hz ≈ 60 ms. Der positive Scheitel (Û = 15 kV · √2 ≈ 21 kV) kommt nur einmal je Periode, also im Abstand von 60 ms.
Die Stromrichtung kehrt sich genau dort um, wo die Kurve die t-Achse schneidet – der Pfeil unter dem Diagramm zeigt es dir.
Nulldurchgänge liegen hier bei 10 ms, 40 ms … (alle 30 ms); positive Scheitel gibt es nur einmal je Periode, also alle 60 ms.
A2
Gleich, wechselnd oder beides?
AFB II

Vergleiche Gleichstrom und Wechselstrom: Ordne jede Eigenschaft der Stromart zu, für die sie gilt – oder beiden.

Ordne jede Karte einem der drei Bereiche zu. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, dann 1–3 für den Bereich, 0 zurück.
1 nur Gleichstrom
2 nur Wechselstrom
3 bei beiden
Der einzige echte Unterschied ist die Richtung. Energie transportieren und eine wechselnde Stärke haben können beide Stromarten.
Überlege bei jeder Karte: Hat sie mit der Richtung oder mit einer Periode zu tun? Dann gehört sie zu nur einer Stromart.
Energie transportieren, Heizen und eine schwankende Stärke gibt es bei beiden – der Effektivwert ist nur bei Wechselstrom nötig.
A3
25, 50 oder 100 Hertz?
AFB II

Sechs Beschreibungen von Wechselspannungen. Ordne jede Beschreibung der richtigen Frequenz zu.

Setze in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
Beschreibung25 Hz50 Hz100 Hz
Eine Periode dauert 40 ms.
In 0,1 s laufen 5 vollständige Perioden ab.
Der Strom wechselt 200-mal pro Sekunde die Richtung.
Zwischen zwei Richtungswechseln vergehen 20 ms.
In einer Minute laufen 6000 Perioden ab.
Zwei aufeinanderfolgende positive Scheitel liegen 20 ms auseinander.
Zwischen zwei Richtungswechseln liegt nur eine halbe Periode: 20 ms bedeuten deshalb T = 40 ms und f = 25 Hz. Zwei positive Scheitel liegen dagegen eine ganze Periode auseinander.
Rechne jede Angabe auf „Perioden pro Sekunde“ um – das ist die Frequenz.
Achtung: Zwischen zwei Richtungswechseln liegt eine halbe Periode, zwischen zwei gleichen Scheiteln eine ganze.