Aufgaben zum Wirkungsgrad im Physik. Kann mir bitte jemand helfen?
Hallo,
weiß jemand Villeicht von euch
1. Warum der Wirkungsgrad eines Wasserkochers größer ist als der einer Herdplatte.
und
2. Erläutere die Aussage: Ein Generator hat einen Wirkungsgrad von 70% (n= 0,7).
Ich würde mich sehr über Antworten freuen.
Vielen Dank
3 Antworten
Wasserkocher erwärmt direkt Wasser
bei Herdplatte wird erst die Herdplatte dann Gefäß ( Topf ) und erst dann Wasser erwärmt
Ein Generator hat Lagerverluste, Umpolverluste und größere Generatoren haben Erregerwicklungen die erst bestromt werden müssen damit überhaupt Magnetfeld im Stator entsteht.
Das mindert den Wirkungsgrad.
Bestimmte Verluste bleiben auch bei Teillast sprich unabhängig vom entnommenen Strom. Dies führt dann zu noch schlechteren Wirkungsgrad
Was noch hinzu kommt sind hohe induktive bzw kapazitive Belastungen.
Diese muss Generator auch erbringen und erwärmen das Kupfer in den Windungen zusätzlich
Vielen Dank für die Antwort. Sie haben mir sehr geholfen. 😊
Der Wirkungsgrad ist definiert als das Verhältnis von Wirkung zu Aufwand:
η = Wirkung / Aufwand.
Beim Erwärmen von Wasser ist die Wirkung das Erwärmen des Wassers und der Aufwand ist die dazu erforderliche elektrische Energie.
Bei der Definition des Wirkungsgrades kommen die Begriffe Aufwand und Wirkung direkt vor, aber häufug spielt bei einer entsprechenden Betrachtung der Begriff eine entscheidende Rolle, der gar nicht vorkommt. Das sind die Verluste.
Die Wirkung ist immer kleiner als der Aufwand undgenau das liegt an den auftretenden Verlusten. Es gilt nämlich auch:
Aufwand = Wirkung + Verluste
oder umgestellt:
Wirkung = Aufwand minus Verluste.
Je größer die Verluste sind, umso kleiner ist die Wirkung, die übrig bleibt und umso geringer wird der Wirkungsgrad.
Deshalb ist die entscheidende Frage bei Ingenieuren, die den Wirkungsgrad von etwas verbessern wollen immer: "Woe können wir die Verluste verringern?"
Auch bei deiner Aufgabe kommt man mit der Betrachtung der Verluste weiter. Bei einer Herdplatte wird zunächst sämtliche elektrische Energie in der Heizplatte in Wärme umgewandelt. Davon geht aber schon mal ein Teil dadurch verloren, dass die Heizplatte selber eine Menge davon aufnimmt und der ganze Herd um die Herdplatte herum aufgeheizt wird. Deshalb sollte man ja auch nicht auf den Herd in der Nähe der Heizplatte fassen. Dann muss auch der ganze dicke Topfboden erstmal aufgeheizt werden, bevor die Wärme ins Wasser gelangt. Auch diese Wärme ist sozusagen verloren. Das Aufheizen der Herdplatte selber sowie des Topfbodens zweigt schon mal so viel Wärme ab, dass es eine ganze Weile dauert, bis überhaupt mal Wärme beim Wasser ankommt.
Das ist beim Wasserkocher anders. Da liegen die Heizspiralen innerhalb des Topfes und geben ihre Wärme direkt ans Wasser ab. Da muss keine Heizplatte und kein dicker Topfboden erwärmt werden. Diese Verluste werden vermieden. Vermiedene Verluste erhöhen aber die Wirkung und eine höhere Wirkung führt zu einem höheren Wirkungsgrad.
Zusammenfassung: Ein Wasserkocher hat deshalb einen höheren Wirkungsgrad, weil weniger Wärmeverluste auftreten als bei einer Herdplatte.
Zum Generator:
Ein Wirkungsgrad von 0,7 bzw. 70% bedeutet, dass von der mechanischen Antriebsenergie des Generators (= Aufwand) 70% an elektrischer Energie ( = Wirkung) herauskommen. Die restlichen 30 % sind Verluste innerhalb des Generators. Diese inneren Verluste werden in Wärme umgewandelt (hier ist Wärme nicht die gewünschte Wirkung, sondern der Verlust) und sorgen dafür, dass sich der Generator aufheizt. Deshalb muss er durch ein Gebläse gekühlt werden und die Verluste werden als Abwärme an die Umgebung abgegeben.
Vielen Dank für Ihre ausführliche Antwort und das Sie sich so bemüht haben. 😊
Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis von der Energie die du hineinsteckst zu der Energie die du herausbekommst.
Bei dem Generator mit 70% hat die Erzeugung des Stromes eben entsprechend mehr Energie gekostet, als der Generator mit diesem Strom leisten kann.
Ein Wasserkocher ist deshalb so gut, weil dort eine Heizspirale direkt im Wasser sitzt. Wärme ist praktisch immer das Nebenprodukt von Energieumwandlungen. Hier aber ist sie das Hauptprodukt und geht direkt ins Wasser über.
Bei einer üblichen Herdplatte hast du aber Verluste, weil sie eben nicht IM Wasser sitzt.
Danke für die nette Reaktion. Ist auch nicht unbedingt üblich. :)
Vielen Dank das Sie mir geholfen haben und sich Zeit genommen haben die Frage zu beantworten. 😊