Der Fahrrad-Dynamo
Dynamo, Generator, Induktion, Lorentzkraft, Fahrraddynamo, Fahrrad
Jedes Fahrrad sollte über eine Beleuchtung verfügen. Bei einigen Fahrrädern wird der Strom für die Beleuchtung über eine Batterie zur Verfügung gestellt. Bei den meisten Fahrrädern geschieht das aber über einen Dynamo ►02. Ein Dynamo ist ein elektrischer Generator. Bei einem Dynamo wird mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt. ►03
Aufbau eines Fahrraddynamos
Ein Dynamo besteht im Wesentlichen aus einem drehbar gelagerten Permanentmagneten (Rotor) und einem Stator, der sich aus einer Spule und einem Eisenkern zusammensetzt.
Am oberen Ende des Dynamos befindet sich ein Reibrad, welches über den Rand des Reifens angetrieben wird.
Eigentlich würde der Dynamo auch mit einem Magneten wie in ►04 funktionieren. Um die Effektivität des Dynamos zu erhöhen, werden i.d.R. segmentierte Magnete wie in ►05 dargestellt, eingesetzt. Damit ändert sich das Magnetfeld pro Umdrehung nicht nur einmal, sondern mehrfach.
Funktion des Fahrraddynamos
Wenn das Reibrad an den Reifen gedrückt wird, dann beginnt es sich zu drehen. Dabei dreht sich auch der Magnet im Dynamo. Der Eisenkern wird jetzt, je nach Stellung des Magneten unterschiedlich magnetisiert. Dabei ändert sich das Magnetfeld in der Spule. Ein verändertes Magnetfeld in der Spule erzeugt eine Induktionsspannung. Diese Spannung kann am Dynamo abgegriffen werden.
Da sich auch die Richtung des Magnetfelds ändert, ändert sich auch die Polung an den Spulenenden.
Am Oszillographen können wir die Spannung, die der Dynamo liefert und den zeitlichen Verlauf der Spannung erkennen.
Je schneller wir kurbeln, …
Es wird eine Wechselspannung generiert. Auf der Seite zu diesem Link, kannst du dir das Oszillographen Bild in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit in einer GeoGebra Animation ansehen.
Gesparte Rückleitung
An vielen Fahrrädern ist zu erkennen, dass vom Dynamo nur jeweils eine Leitung zur Lampe verlegt ist (in Bild à03 Magenta-farben). Wie funktioniert das? Kann der Stromkreis zwischen Lampe und Dynamo mit einem Kabel geschlossen sein?
Die Antwort lautet – „meistens JA“!
Die meisten Fahrradrahmen bestehen aus Metall, sind also gute Leiter. Der Dynamo ist mit einer Schraube am Fahrradrahmen befestigt. Gleiches gilt für die Lampen. Der Rahmen, sofern er aus einem leitenden Material besteht, kann eine Leitung des Stromkreises ersetzen. Der Stromkreis wird hier über den Rahmen geschlossen.
Etwas Ähnliches können wir auch beim ICE, anderen E-Loks oder Straßenbahnen beobachten. Der Stromabnehmer der Lok berührt nur einen Draht. Wie kann damit der Stromkreis geschlossen werden?
Die Rückleitung erfolgt hier über die Schienen, die die Erde des Stromkreises darstellen.