DP Physik - Versuchskarte zu experimentellen Themen
 
Datum


2.7.2002
Titel


 Modell einer Hochspannungsleitung


Versuchsnr.: 


1
Namen


 Holger Schühle, Joachim Wieland
Gruppe


 B
DP Physik

 
Versuchs-
aufbauten
Geräte
  • Stromversorgung (ca.6 V Wechelsstrom)
  • Für die Transformatoren:  2 Spulen mit ca. 100 Windungen, 2 Spulen mit ca. 500-1000 Windungen, 2 U-Kerne mit Joch
  • Konstantandraht (ca. 2 Meter) zur Simulation einer langen Leitung
  • 4 Isolierstützen
  • Verbraucher (z.B. Glühlampe ~6V)
  • Voltmeter zum Messen der Spannung am Verbraucher
Meßgrößen Zunächst wird die Stromversorgung und der Verbraucher direkt an die Hochspannungsleitung angeschlossen und die Spannung U1 am Verbraucher ermittelt. Nun werden die beiden Transformatoren in den Stromkreis eingebaut, sodaß die Spannung vom Netzgerät hochtransformiert und nach der Leitung wieder entgegengesetzt zurücktransformiert wird. Nun wird die Spannung U2 am Verbraucher erneut bestimmt.
Resultate Man stellt sofort fest, dass es ohne Transformatoren zu einem Leistungsverlust (durch Umwandlung in Wärme) in den Leitungen kommt, dann die gemessene Spannung ist so gering, dass sie den Verbraucher nicht ausreichend versorgt - die Lampe leuchtet nur schwach oder gar nicht - wohingegen mit der hochtransformierten Spannung weitaus weniger Verluste auftreten und die Lampe hell aufleuchtet.
Diesen Sachverhalt kann man sich folgendermaßen klar machen: Die Spannung an den Konstantandrähten ist durch das Ohm'sche Gesetz gegeben: U(D)=R(D)*I
Dabei ist R(D) der Widerstand des Drahtes und I die Stromstärke. Demnach beträgt die Verlustleistung:
                                             P(V) = U(D) * I = R(D) * I * I = R(D) * I²

Die Verlustleistung ist also proportional zum Quadrat der Stromstärke. Da die Stromstärke aber mit ansteigender Spannung absinkt, sorgt die Hochspannungsleitung für geringe Verluste.

Bemerkungen

Tricks
Vorsicht: An den freiliegenden Konstantandrähten liegt eine sehr hohe Spannung an!!
Literatur Physik für Gymnasien, Sekundarstufe 1, Band 2; Cornelsen Verlag, Berlin 1991
Hans-Joachim Wilke (Herausg.): Physikalische Schulexperimente, Band 2; Volk und Wissen Verlag Berlin