Beschreiben/Erklären technischer Geräte

Das Beschreiben des Aufbaus und das Erklären der Wirkungsweise technischer Geräte ist eine für die Physik charakteristische Tätigkeit. Dabei geht es einerseits um die Darstellung der für die Wirkungsweise wesentlichen Teile, andererseits um das Zurückführen der Wirkungsweise auf physikalische Gesetze, deren Wirkungsbedingungen im Aufbau realisiert sind. Dabei sind die Hinweise zu beachten, die zum Beschreiben und zum Erklären gegeben sind. Sie sind unter den betreffenden Stichwörtern zu finden.

Beim Beschreiben des Aufbaus und Erklären der Wirkungsweise eines technischen Gerätes sollte man folgendermaßen vorgehen:

• Nennen Sieden Verwendungszweck des Gerätes!
• Beschreiben Sie die für das Wirken von Gesetzen wesentlichen Teile des Gerätes!
• Führen Sie die Wirkungsweise des Gerätes auf Gesetze zurück!

Die Beschreibung der für die Wirkungsweise wesentlichen Teile kann in Worten oder auch mithilfe einer Skizze erfolgen.

Beispiel:
Beschreiben Sie den Aufbau und erklären Sie die Wirkungsweise eines Transformators!

Ein Transformator dient zur Umwandlung von elektrischen Wechselspannungen bzw. Wechselstromstärken. Die Bilder 1 und 2 zeigen den Aufbau eines Transformators. Er besteht aus zwei Spulen, die sich auf einem geschlossenen Eisenkern befinden. Die Spulen sind nicht elektrisch leitend miteinander verbunden.
An die eine Spule, die Primärspule, wird eine elektrische Wechselspannung angelegt. Sie ruft in der Spule ein ständig wechselndes Magnetfeld hervor. Über den geschlossenen Eisenkern wird dieses magnetische Wechselfeld in die andere Spule, die Sekundärspule, übertragen. Die Sekundärspule umfasst damit ebenfalls ein sich ständig änderndes Magnetfeld. Nach dem Induktionsgesetz wird deshalb in der Sekundärspule ständig eine Spannung induziert, die Sekundärspannung. Der Betrag dieser Spannung hängt von der Ausgangsspannung und von der Windungszahl der Sekundärspule ab.

Für einen unbelasteten idealen Transformator gilt zwischen den Spannungen und den Windungszahlen folgende Beziehung:

Wird ein Tranformator belastet, d.h. fließt im Sekundärkreis ein Strom, so kommt es zwischen Sekundärkreis und Primärkreis zu einer Rückwirkung. Die Energieaufnahme auf der Primärseite passt sich der Belastung auf der Sekundärseite an. Für einen stark belasteten idealen Transformator gilt die Beziehung: