Verbrennungsmotor und Elektroantrieb
Der Verbrennungsmotor wandelt chemische Energie in Bewegung um, der Elektromotor elektrische Energie. Beide haben Vor- und Nachteile.
Das lernst du heute
- Ich kann beschreiben, wie ein Verbrennungsmotor arbeitet.
- Ich kann beschreiben, wie ein Elektroantrieb arbeitet.
- Ich kann Wirkungsgrade berechnen.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Das passende Verkehrsmittel für den Transport
Im Verbrennungsmotor verbrennt ein Kraftstoff-Luft-Gemisch. Dabei entsteht Wärme, das Gas dehnt sich aus und schiebt einen Kolben. Ein Viertaktmotor arbeitet in vier Takten: Ansaugen, Verdichten, Arbeiten, Ausstoßen. Nur der dritte Takt liefert Kraft. Die Kolbenbewegung wird über die Kurbelwelle in eine Drehung verwandelt. Im Elektromotor fließt Strom durch Spulen. Es entstehen Magnetfelder, die einen drehbaren Teil in Bewegung setzen. Der Strom kommt aus einem Akku. Ein Teil der Energie geht bei jedem Antrieb als Wärme verloren. Der Wirkungsgrad sagt, wie viel Prozent nutzbar bleiben. Ein Elektromotor hat einen deutlich höheren Wirkungsgrad als ein Verbrennungsmotor. Neben diesen beiden gibt es weitere Antriebe. Ein Hybridantrieb kombiniert beide. Eine Brennstoffzelle erzeugt aus Wasserstoff und Sauerstoff Strom für einen Elektromotor.
| Takt | Was geschieht? |
|---|---|
| 1 Ansaugen | Der Kolben saugt Gemisch an. |
| 2 Verdichten | Der Kolben drückt das Gemisch zusammen. |
| 3 Arbeiten | Das Gemisch verbrennt, der Kolben wird geschoben. |
| 4 Ausstoßen | Die Abgase werden hinausgedrückt. |
Wirkungsgrad anwenden
- Angenommen: Ein Motor nimmt 100 kWh auf, der Wirkungsgrad ist 30 %.
- Nutzenergie: 30 % von 100 kWh.
- Rechnung: 100 · 0,30 = 30 kWh.
- Der Rest, 70 kWh, geht als Wärme verloren.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Der Verbrennungsmotor verbrennt Kraftstoff.
Der Elektromotor nutzt Strom.
Beide verlieren Wärme.
Ein Beispiel
Ein Auto mit Verbrennungsmotor wird nach längerer Fahrt warm. Die Wärme ist verlorene Energie.
Schritt für Schritt
Du berechnest die Nutzenergie.
- Schreibe den Wirkungsgrad als Dezimalzahl.
- Multipliziere mit der aufgenommenen Energie.
- Ziehe ab, um den Verlust zu erhalten.
- Schreibe die Einheit kWh dazu.
Mit einem Bild erklärt
| Aufgenommen | Wirkungsgrad | Nutzenergie |
|---|---|---|
| 100 kWh | 30 % | 30 kWh |
| 50 kWh | 90 % | 45 kWh |
| 200 kWh | 30 % | 60 kWh |
Zur Grundlage zurück
- Das passende Verkehrsmittel für den Transport – Du hast Verkehrsmittel für Aufgaben ausgewählt.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Ein Motor nimmt 100 kWh auf. Der Wirkungsgrad ist 30 %. Wie viele kWh werden zu Bewegung?
Zeig mir den ersten Schritt
30 % sind 0,30.
Lösung ansehen
Lösung: 30
100 · 0,30 = 30 kWh.
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Ein Elektromotor nimmt 50 kWh auf. Der Wirkungsgrad ist 90 %. Wie viele kWh werden zu Bewegung?
Zeig mir den ersten Schritt
90 % sind 0,90.
Lösung ansehen
Lösung: 45
50 · 0,90 = 45 kWh.
Tipp: Der Wirkungsgrad ist ein Anteil. 30 % bedeuten 0,30. Multipliziere die aufgenommene Energie damit.
Merksatz: Verbrennungsmotor: vier Takte, nur der dritte liefert Kraft. Elektromotor: Strom, Magnetfelder, Drehung. Nutzenergie = Wirkungsgrad · aufgenommene Energie.
Typischer Fehler: Viele glauben, ein Motor setze die ganze Energie in Bewegung um. Immer geht ein Teil als Wärme verloren.
Mini-Quiz
5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Lösung ansehen
Lösung: Arbeiten
Frage 2 Der wievielte Takt ist das Arbeiten?
Zeig mir den ersten Schritt
Ansaugen, Verdichten, …
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Lösung: 3
Die Reihenfolge ist Ansaugen, Verdichten, Arbeiten, Ausstoßen. Arbeiten ist Takt 3.
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Lösung: Stimmt
Lösung ansehen
Lösung: Strom aus Wasserstoff und Sauerstoff
Frage 5 Ein Motor nimmt 200 kWh auf, der Wirkungsgrad ist 30 %. Wie viele kWh gehen als Wärme verloren?
Zeig mir den ersten Schritt
Berechne zuerst die Nutzenergie.
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Lösung: 140
Nutzenergie: 60 kWh. Verlust: 200 − 60 = 140 kWh.
Geschafft
Verbrennungs- und Elektromotor wandeln Energie in Bewegung um. Der Elektromotor nutzt die Energie besser aus.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
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