Natur und Technik für den Pflichtschulabschluss: Generator

Der Generator ist das Herz vieler Einrichtungen, die Strom erzeugen (Kraftwerke, Fahrraddynamo usw.). Der erste Schritt zur Erfindung des Generators war die Beobachtung von Hans Christian Ørsted um 1820. Eine Kompassnadel (Magnetnadel), die neben einem Kabel war, wurde durch Stromeinfluss abgelenkt. André-Marie Ampère hat eine Formel entwickelt, um zu berechnen, wie Stark die Ablenkung in Abhängigkeit von der Stromstärke ist. Die Idee das Experiment umzukehren war dann ein kleinerer Schritt. Tatsächlich haben die Forscher entdeckt, dass Strom erzeugt werden kann, wenn ein Kabel sich innerhalb eines Magnetfelds bewegt.

Ein Generator besteht aus einer drehbaren Spule, die sich innerhalb des Magnetfeldes eines festen Magneten befindet (eine Spule ist ein zusammengerolltes Kabel). Wenn die Spule zu drehen anfängt, sammeln sich die Elektronen an einem Rand des Kabels der Spule und am anderen Rand bleiben positive Ladungen. Dadurch entsteht eine elektrische Spannung. Wenn man die beiden Enden der Spule mit einem externen Kabel verbindet, dann bewegen sich die Elektronen in diesem Kabel, um die Ladungen auf beiden Seiten auszugleichen. Es entsteht also elektrischer Strom.

Fast in allen Kraftwerken werden Turbinen eingesetzt. Die Turbinen werden durch Wasser, Wasserdampf oder Wind in Drehbewegung gesetzt. Die Drehbewegung wird zu einem Generator weitergeleitet und ist für seine Funktion notwendig. In einem Generator wird die Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt. Allgemein bewegen sich die Ladungen in einem Generator mal in einer und mal in die Gegenrichtung. Dadurch entsteht der sogenannte Wechselstrom. Allerdings kann man auch Strom produzieren, der sich nur in einer Richtung bewegt, der sogenannte Gleichstrom.