Elektrische Leistung

[Bernd]

An sowas ähnliches mit klaren Wasser hatte ich auch schon mal gedacht.
Durch die Zugabe von einer grösseren Menge Salz würden einheitliche Verhältnisse herrschen,
denn das Wasser selbst hätte sicher von Ort zu Ort eine andere Leitfähigkeit.
Als Elektroden wären aber besser welche geeignet die sich nicht auflösen, damit die
Elektrodenoberfläche immer gleich bleibt.

Ich hatte bislang eine etwas andere Idee, allerdings auch mit nem Eimer Wasser.
Ich dachte daran aus dünnen Kupferlackdraht einen Widerstand zu wicklen und diesen unter
Wasser zu betreiben, auch wieder um durch die grosse träge Wassermenge die Temperatur
des Widerstandes konstant zu halten.

Vielleicht fällt mir noch was anderes ein.

Grüsse

Bernd

[gwhh]

Die Sache mit dem Salz hatte ich einmal in früheren Zeiten praktiziert: als Heizung für ein Aquarium.
Dass das als stabiler Referenzwiderstand taugt, erscheint mir aber zweifelhaft: hier finden natürlich jede Menge elektrolytische Prozesse statt, ggf. Zersetzung der Elektroden usw., also Zustandsveränderungen des Arrangements.

Aber der Ansatz ist vielleicht nicht ganz verkehrt:
das Problem liegt ja darin, dass man mit einem Verbraucher die erzeugte Energie "entsorgen" muss.
Wenn es um eine nennenswerte Energiemenge geht, dann muss sie in diesem Umfang in einen anderen zustand - in aller Regel Wärme - verwandelt werden.
Wärme verändert wiederum das Material, das für die Konvertierung eingesetzt wird, signifikant, ausser man sorgt für ausreichende Kühlung, gerade bei größeren Leistungen.
Also Lüfter oder Wasserkühlung oder große Kühlflächen.

Eine selbstgestrickte einfache Lösung, die mir dazu einfiele:
ein flüssigkeitsgefüllter Behälter, in den man eine Widerstandsschleife versenkt, die durch die Flüssigkeit gekühlt wird, ähnlich einem Tauchsieder.
Als Widerstandsschleife z.b. Nirodraht oder -Blechstreifen. Oder wenn die Flüssigkeit inert ist, könnte es einfacher Stahldraht oder Streifen aus Dosenblech - passend abgelängt - tun. Als inerte Flüssigkeit kämen Öl oder evtl. destilliertes Wasser infrage, das Ganze in einem größeren Glas, Blecheimer / Topf o.dergl..
Der Vorteil von Eisenmaterialien liegt darin, dass sie a) leicht verfügbar sind und b) größere Widerstandswerte bieten.
Man hat einen stärkeren, belastbareren Leiter und eine größere Oberfläche für den Wärmeübergang.

soweit,was mir zu diesem Thema einfällt

Grüße / GW

[Daniel]

Die Geschichte mit dem Salzwasser und den eingetauchten Elektroden ist unter Umständen nicht ganz ungefährlich. Schliesslich kommt es ja zur Elektrolyse. Ich bin nicht der große Chemiker, aber meiner Meinung entsteht dabei Wasserstoff & Sauerstoff (Knallgas) und Chlorgas. Zugegeben, ich habe das früher im kleinen Rahmen auch zuhause ausprobiert, nachdem wir das Thema "Elektrolyse" in der Schule hatten

Einen Widerstand aus Cu-Lackdraht im Wasser zu kühlen, halte ich für berechenbarer. Wenn ich mich jetzt nicht vertan habe, sollte die Temperatur von einem Kilogramm Wasser bei einer Energiezufuhr von einer Wattstunde (entspricht 3600 Joule) um lediglich 0,86 Kelvin ansteigen (bei einer spezifischen Wärmekapazität von 4,182 kJ / (kg * K) für Wasser). Bei 10 Liter Wasser sind es nur 0,086 Kelvin ... das könnte klappen

Grüsse - Daniel

[Bernd]

Öl würde ich mal für solche Versuche ausschliessen, wenn auch gut geeignet, denn immerhin soll es ja
auch praktikabel bleiben solche Messungen auf einfachste Weise durchführen zu können.
Ein Eimer voller Öl käme zumindest für mich daher nicht in Frage.

Vom Widerstandswert her müsste man mal genauer schauen was uns da so passig erscheinen würde.
Natürlich ist das auch eine Frage der verwendten Spannung.
Über den Daumen liegt man da aber in Grössenordnungen von einstelligen Ohm Beträgen.
Diese lassen sich mit grossflächigen Leitern leider nicht so einfach erreichen, auch nicht aus Eisen.

Besser wäre etwas das gängig ist und für jeden auch ohne Werkzeug aus genau dem gleichen
Material herzustellen ist, Draht.
Wenn dieser haltbar aber dennoch hauchdünn isoliert wäre und daher die Isolation kaum einen Wärmewiderstand
bilden würde, dann wäre der Draht gut sehr geeignet auch in einem leitenden, jedem zugänglichen Stoff gekühlt
zu werden, in Wasser.
Was liegt da näher als dünner Kupferlackdraht ?
Vor dem Druchschmelzen brauchen wir aufgrund der prefekten Kühlung keine Angst zu haben.
(Mit "dünn" meine ich natürlich nicht 0,05mm)
Natürlich ginge auch Lackdraht aus Eisen oder gar Constantan, wenn es den gäbe, aber sowas habe ich bis
jetzt noch nicht gesehen.

Unisolierten Draht in destilierten Wasser zu verwenden wäre auch eine Idee, allerdings gehe ich davon aus
das das destillierte Wasser duch Eintrag von Schmutzstoffen und Metallionen mehr und mehr leitend würde.
Ich weiss nicht ob das dann lange ein zuverlässiger "genormter" Widerstand bleiben würde.
Das müsste man mal ausprobieren.

Grüsse

Bernd

[Daniel]

Wo schon mal das Taschenbuch der Physik gerade hier liegt ... die Berechnung des Widerstands eines Meters Cu-Drahtes (mit 0,0178 (Ohm * mm^2) / m)

Draht 0,5 mm Durchmesser: circa 0,09 Ohm / m -> das muss dann ein großer Eimer sein, oder eine Regentonne
Draht 0,3 mm Durchmesser: circa 0,25 Ohm / m
Draht 0,2 mm Durchmesser: circa 0,57 Ohm / m

Ein paar Meter Draht braucht man in jedem Fall. Und bei welcher Stromstärke ein Cu-Lackdraht selbst unter Wasser anfängt zu leuchten mag ich jetzt nicht abschätzen

Das müsste man mal ausprobieren.

Grüsse - Daniel

[Bernd]

Ein paar Meter Draht braucht man in jedem Fall. Und bei welcher Stromstärke ein Cu-Lackdraht selbst unter
Wasser anfängt zu leuchten mag ich jetzt nicht abschätze

Ich schätze etwa 50 - 100 mal später als in Luft. Das könnte man ja mal testen.
Wer schon eimal versuchte ein Kupferrohr zu löten, in dem auch nur ein paar Tropfen Wasser an der
Lötstelle waren, der weiss wovon ich rede.

Ja ein paar Meter werden es schon werden, aber man kann ja eine Spirale wickeln, ist eh besser für die
Wärmeabfuhr. Widerstandsdraht wäre sicher noch besser geeignet, aber ich sah noch nie welchen mit so
einer perfekt geeigneten Isolierung wie die von Kupferlackdraht.
Es bliebe noch das Experiment mit z.B. Eisendraht und destillierten Wasser, aber im Grunde sehe ich
da keine Vorteile, eher den Nachteil das man sich vor dem Versuch 10L dest. Wasser besorgen muss und
es nach dem Versuch bis zum nächsten wieder in die Pullen zurück füllen und einlagern muss.

Grüsse

Bernd

[gwhh]

Hallo noch einmal,

Ich verstehe nicht ganz, was gegen Öl als Kühlflüssigkeit spricht.
Natürlich müsste es genügend sein, damit es nicht überhitzen kann.
Öl wird häufig für solche Zwecke eingesetzt, etwa bei größeren Transformatoren der Stromversorgungsnetze, die im Ölbad gekühlt werden. Auch gibt es elektrische Ölradiatoren als Heizkörper für den Einsatz im Haushalt.

Ansonsten in destilliertem Wasser dürfte der Stromfluss eines unisolierten Drahtes durch die Flüssigkeit absolut vernachlässigbar sein, selbst wenn es zu leichten Ionen-Verunreinigungen kommt.

Bei Kupfer wird der Materialeinsatz natürlich deutlich größer, da der Widerstand eben recht klein ist und ansonsten zu recht dünnen / schwachen Drähten führt.
Auch unter Wasser dürfte es nicht schwer sein, einen dünnen Kupferdraht durchzubrennen: er wird von isolierenden Dampfblasen umhüllt, und dann ist es vorbei mit der Kühlung.
Wenn man sich Sorgen macht wg. Ionisierung / Elektrolyse ist wie erwähnt Edelstahldraht eine Option: man hat wie gesagt bei Eisen eine viel größere Materialstärke und (Kühl)Oberfläche - und damit viel höhere Belastbarkeit - bei gleichem Widerstand.

Grüße / GW

[Bernd]

Nun was gegen Öl spricht liegt auf der Hand. Du kannst es ja verwenden, aber ich denke das die
allermeisten anderen, mich eingeschlossen, lieber eine praktikablere "Kühlflüssigkeit" bevorzugen würden.
Es geht ja nicht nur um das reine "technisch geeignet sein", sondern auch um den Umgang mit dem Zeug.
Ich für meinen Teil möchte jedenfalls nicht irgenwo einen Eimer voll Öl rumstehen haben damit
ich irgendwann mal wieder einen Belastungstest machen kann. Da ist mir Wasser deutlich lieber das
ich kurz vor dem Test ganz einfach aus der Wasserleitung holen kann.

Auch unter Wasser dürfte es nicht schwer sein, einen dünnen Kupferdraht durchzubrennen:
er wird von isolierenden Dampfblasen umhüllt, und dann ist es vorbei mit der Kühlung.

Hast du das schon getestet ? Bildet sich so eine isolierende Dampfhülle tatsächlich auch im Wasser
mit Zimmertemperatur aus, so wie du es sagst ?
Nunja, bevor wir total der Theoretisierung erliegen sollte wir das vielleicht mal in der Praxis testen.
Welche Ströme sollte der gekühlte Draht denn noch überleben können ?
100 A ist für mich z.B. ein Wert der kaum mehr praxisgerecht wäre.
Dann sollte man dann zur Erreichung eines bestimmten Leistung eher auf höhere Spannungen setzen
als 100 A zu benötigen.

Bei den meisten Generatortests dürfte die Belastung aber weit darunter liegen. Ich denke das man mit
50 A gut hinkommt. Andere Vorschläge ?

P.S. Ich bin allerdings der Auffassung das der Draht, der mir so vorschwebt, bei dieser Kühlung auch 100 A
durchaus mitmachen würde.
Wie sieht es eigentlich mit den magnetichen Eigenschaften von Wasser im Verhältnis zur Luft aus ?

Grüsse

Bernd

[gwhh]

Nun was gegen Öl spricht liegt auf der Hand. Du kannst es ja verwenden, aber ich denke das die
allermeisten anderen, mich eingeschlossen, lieber eine praktikablere "Kühlflüssigkeit" bevorzugen würden.
Es geht ja nicht nur um das reine "technisch geeignet sein", sondern auch um den Umgang mit dem Zeug.
Ich für meinen Teil möchte jedenfalls nicht irgenwo einen Eimer voll Öl rumstehen haben damit
ich irgendwann mal wieder einen Belastungstest machen kann.

Also ich denke da z.b. an 2 Liter Speiseöl, kosten ca. 1,50, abgefüllt in ein größeres Lebensmittelglas (zb. Gurken / Einmachglas) o.dergl (großer Deckel), hierin auf Keramik (z.b. Schamottstein) aufgewickelten Eisendraht als Widerstand versenkt.
Für größere Last kann dies Glas noch einmal in einen wassergefüllten Eimer zur Kühlung gestellt werden.
Ich glaube kaum, dass es noch deutlich einfacher und kostengünstiger geht.

Grüße / GW

[Bernd]

Da musste erst mein Freund Sebastian kommen um mir zu erklären warum man für Drahtwiderstände
oft das (mir zuvor auch schon bekannte) Material Konstantan nimmt. Nämlich nicht, wie ich dachte, weil es einen
hohen spezifischen Widerstand hat, sondern weil es einen im Verhältnis zu anderen Metallen extrem geringen
Temperaturkoeffizienten besitzt. "Konstant"....
Das bedeutet das Konstantan unter Erwärmung seinen Widerstand viel geringer verändert als es z.B. Eisen
oder Kupfer machen würde.
In der Literatur fand ich bisher etwas differierende Angaben, aber man kann davon ausgehen das die Veränderung
um den Faktor 50 kleiner ausfällt als bei gängigen Metallen.

Mit anderen Worten, Konstantan scheint das Material der Wahl zu sein um einen sehr konstant arbeitenden
Belastungswiderstand zu bauen.

Grüsse

Bernd