Der Komet 3407 – Seite 5

Nr. 3407 >>DER KOMET« PIRMASENS Egon, im Sicherungskasten hat's geknallt! (1. Folge) Heute können wir zu unseren Betrachtungen kein Bier mehr gebrauchen, bestenfalls einen scharfen Korn, aber bitte, nur einen, sonst tritt mir am Ende noch jemand auf die Gummizu- leitung - und Sie wissen doch, daß das die Ampere gar nicht gerne haben. Tja, so ist das nun mal! Aber, wo kommt nun der Gleichstrom eigent- lich her? Nur aus Elementen? Sie dürfen es glauben: absoluter Gleichstrom hat seinen Ur- sprung nur in Elementen. Nun werden Sie fra- gen: Was ist ein solches Element? Es ist eine Stromquelle, die auf Grund chemischer Um- wandlung (Zersetzung des Zinkblechs) elek- trische Energie erzeugt. Jedes Element besteht aus einer positiven und einer negativen Elek- trode. Meistens wird Zink für den negativen und Kohle für den positiven Pol verwendet. Als Elektrolyt, das die beiden Pole im Element ver- bindet, wird eine Salzlösung, meist Salmiak, in flüssiger oder Breiform verwendet. Von einem nassen Element spricht man im ersten und von einem trockenem im zweiten Falle. Der Erfinder war der Italiener Galvani. Die Erfindung selbst wird so geschildert: Galvani war, wie die mei- des sten Italiener, Feinschmecker. Er hatte öfteren Appetit auf Froschschenkel, die zum Zwecke der Zubereitung gesalzen im Freien auf- gehängt wurden. Aufgehängt waren sie an fei- nen Zinkdrähten. Nach einem kurzen Regen be- obachtete Galvani, wie so ein Schenkel sich im Winde bewegte und an das Metallgeländer stieß. In diesem Augenblick zuckte der Schenkel zu- sammen. Das gab dem Erfinder zu denken. Aber auch uns, nur haben wir es etwas leichter. Zwei ungleiche Metalle, Zinkdraht und Gelän- der, ergaben einen positiven und einen nega- tiven Pol. Das Elektrolyt war der gesalzene, feuchte Schenkel. Beim Berühren beider Pole ging durch den Schenkel ein geringer elek- trischer Strom, der den Nerv ansprechen ließ. Sollten Sie sich jedoch keine Vorstellung machen können von einem elektrisch anspre- chenden Nerv, wird Ihnen gegen Rückporto Anweisung erteilt zur Probe. Danach sind Sie darüber bestens informiert oder Mulo. Heute verwendet man Elemente nur noch dort, wo kein Starkstrom zur Verfügung steht, hauptsächlich in Taschenlampen. Wenn Sie sich die Mühe machen wollen, öffnen Sie eine Taschen- batterie apropos „Batterie". Man spricht da- von, wenn mehrere Elemente zusammengeschal- tet werden. Ein Element sieht ungefähr so aus: stärke läßt sich dadurch nicht stärker machen als bei einem Element Dazu ein Beispiel: Stellen Bild 2 4.5V wir uns vor: eine Treppe mit drei Stufen; vor jeder Stufe steht ein Maurer, der gerade einen Backstein heben kann. Jeder Maurer stellt ein Element dar. Der erste Maurer hebt den Stein vom Boden auf und legt ihn auf den Boden der ersten Stufe. Damit stellt er 1,5 Volt oder eine Zelle dar. Sinngemäß verhalten sich die beiden anderen Maurer, so daß nun deren Steine auf der dritten Stufe liegen. (Anmerkung: Ein Vergleich mit Arbeit und Leistung aus dem vorausgegangenen KOMET - Nr. 3406 ist nicht gemeint. Auch würde der Vergleich in dieser Beziehung hinken. Er soll nur der Veranschau- lichung dienen.) Stellen wir fest: Was dem ersten Maurer seine höchste Möglichkeit ist, ist der Angriffspunkt des zweiten Maurers usw.. Elektrisch sieht die Sache etwas anders aus. Da wir für alles ein entsprechendes Zeichen haben, wollen wir dieses auch anwenden, denn es macht mir ja auch Arbeit, immer so ein Töpfchen hinzumalen. Das vorgesehene Zeichen für eine Zelle, ob Galvanisches Element oder Bleisammler, ist: Bild 3 Bild 4 4,5V Diese Batterie ergibt in der erfolgten Hinter- einanderschaltung 4,5 Volt. Der lange Strich = Pluspol. Die Stromrichtung selbst ist immer vom Viel zum Wenigen, also vom Pluspol zum Minuspol. Nun die Parallelschaltung: Drei parallel ge- schaltete Elemente werden SIO zusammenge- schlossen, daß die Minuspole alle zusammen- geschlossen sind und so auch die Pluspole. Bild 5 Bild 6 HHHH + 4,5 V- Seite 5 Nun noch der Vollständigkeit halber die Ge- geneinanderschaltung, die sehr selten vor- kommt oder aber man macht einen Fehler - Bild 7 + AH 1.5 V Diese Sache sieht im Beispiel so aus: 3 Maurer vor 3 Stufen. 1. Maurer legt nach oben einen Stein, 2. Maurer legt nach oben einen Stein, 3. Maurer wirft den Stein wieder eine Stufe zurück. So geschaltet, ergibt die Batterie eine Spannung von 1,5 Volt. So geschehen, da wieder mal einer dran gedreht hat, und in diesem Falle an dem 3. Element. Akumulatoren sind keine Stromerzeuger, son- dern Stromspeicher, daher auch Sammler ge- nannt. Der Aku wird an einer Gleichstrom- quelle aufgeladen und behält dann seine Span- nung, die bis zur Endladegrenze wieder ent- nommen werden kann. Die Wirkungsweise be- ruht grundsätzlich darauf, daß die ihm zuge- führte elektrische Energie in chemische umge- setzt wird, die lange Zeit speicherfähig ist. Der ursprüngliche Aufbau bestand zuerst in zwei Bleiplatten in Schwefelsäure, jedoch war die Aufnahmefähigkeit gegenüber den heutigen noch gering. Heute baut man Bleigitterplatten, in deren Hohlräumen sich eine Masse, vorherr- Bild 1 000 3 000 100. 000000 000 000 Bestandteile: 2 1: Kohlebeutel (Braunkohlenstaub) mit Kohle- staub zur Ableitung des positiven Pols. 2: Zinkzylinder mit Ableitung des negativen Pols. 3: Zwischen den beiden Salmiaklösung als Elektrolyt. Die Spannungsabgabe ist pro Element 1,5 Volt. Damit wollen wir das Galvanische Element ver- lassen. Es wurde nur der Vollständigkeit halber erwähnt. Für uns aber ist der vielverwendete Bleiakumulator. mehr ins Gewicht fallend, und wir werden diesen noch beschreiben. In der Zwischenzeit wollen wir uns beschäftigen mit der Zusammenschaltung der einzelnen Zellen zu einer Batterie und zu welchem Zweck dies ausgeführt wird. Als Baustein wollen wir mer- ken: Es gibt hintereinander, parallel und gegen- einander geschaltete Stromquellen. Zuerst die Hintereinanderschaltung. Sie ist üblich. z. B. in Druck Taschenlampenbatterien. Es wird der oder die Spannung Volt verstärkt. Die Strom- + 1,5 V- Zu unserem Beispiel: Es stehen jetzt die drei Maurer alle auf der untersten Stufe und jeder legt einen Stein auf die erste Stufe. Bei der Hintereinanderschaltung wurde 1 Stein 3 Stu- fen gehoben. Bei der Parallelschaltung wurden 3 Steine 1 Stufe gehoben. Wenn wir noch an- nehmen, daß die Masse des Steines die Strom- menge darstellt, z. B. (wie bei einer Taschen- batterie üblich) 0,1 Ampere, so kann bei der Hintereinanderschaltung eine Birne mit 4,5 Volt mit einem Strom von 0,1 Ampere betrieben werden. Bei der Parallelschaltung könnte eine solche von 1,5 Volt und 0,3 Ampere betrieben werden. Wir sehen, daß die elektrische Leistung in beiden Fällen gleich ist. Wir prüfen das nach: 1,5 0,3 0,45 W 0,45 W N 4,5-0,1-0,45 U J Zusammenfassend wollen wir merken: Hinter- einanderschaltung erhöht die Spannung, Paral- lelschaltung erhöht den Strom bzw. die Reserve der Batterie Kapazität. Diesen letzten Begriff werden Sie schnell verstehen, wenn wir zwei Taschenlampenbatterien parallel schalten, aber nur eine Glühlampe mit 4,5 Volt anschließen, die einen Strom von 0,1 Ampere braucht (Bild 6). Würde diese Glühlampe Batterie Ampere einer an 6 Stunden leuchten, so wird sie es nun 12 Stun- den tun. So einfach ist das also am Ende. schend Mennige, für die positiven Platten be- findet. In den Gittern der negativen Platten ist Bleioxyd bestimmend. Die Größe der Gitter richtet sich nach dem Verwendungszweck der Batterie. Große Gitter wird man dann nehmen, wenn die Batterie nur langsam entladen wird, z. B. bei Telefonanlagen. Kleine Gitter wird man vorziehen bei Zellen, die plötzlich starke Ströme liefern müssen, wie Autobatterien, Anlasser usw. Als Säure wird verdünnte Schwefelsäure ge- braucht, die für Autobatterien ein spezifisches Gewicht von 1,17 Beaume hat. Das Gewicht einer Flüssigkeit wird gemessen mit einer Glasröhre, ähnlich einem Thermometer, nur befindet sich an der Stelle des Quecksilbers ein entsprechend kleines Gewicht, das mehr oder weniger in die zu messende Flüssigkeit eintaucht. Die Skala ist in Beaume geeicht. (Bekannt ist diese Einrich- tung auch als Milch- und Alkoholwaage.) Im ent- ladenen Zustand hat ein angenommener Aku- mulator ein Säuregewicht von 1,18 Beaume, im geladenen Zustand 1,24 Beaume. Die Ladung ist beendet, wenn die Säuredichte (Gewicht) nicht mehr steigt und die Klemmspannung bei vollem Ladestrom pro Zelle 2,7 Volt erreicht hat. Wird die Ladung abgeschaltet, sinkt die Spannung pro Zelle auf 2 Volt, auf welcher Höhe diese bis zur vollen Entladung ca. 1,7 Volt verbleibt. Die Aufnahmefähigkeit hängt von der Zahl und der Größe der Platten ab. Geladen wird der Aku, indem man ihn an einen Gleichstromkreis, dessen Spannung größer ist als die Batterie- spannung, die geladen werden soll, polrichtig, d. h. Plus auf Plus und Minus auf Minus, an- schließt. Die Ladespannung muß größer sein als die Batteriespannung, weil diese ja einen Strom in gewisser Höhe durch die zu ladende Batterie drücken muß, um den Ladevorgang auslösen zu