Министерство
образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию и науке
Тамбовское
областное государственное
бюджетное
образовательное учреждение
среднего
профессионального образования
«КОТОВСКИЙ
ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ»
Предметно-цикловая комиссия
общеобразовательных и
гуманитарных дисциплин
Учебное пособие
по немецкому языку
в помощь студентам
«SUPRALEITUNG»
КОТОВСК
2016 г.
НЕМЕЦКИЙ ЯЗЫК ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБЩЕНИЯ.
Учебное пособие по немецкому языку в помощь студентам
по теме «Электричество»
Составитель:
А.И. Миломаев, преподаватель французского и немецкого языков
предметно-цикловой комиссии гуманитарных и социально-экономических дисциплин.
Компьютерная
верстка:
А.И. Миломаев –
преподаватель гуманитарных дисциплин
В предлагаемом учебном пособии представлен
лексический материал и грамматические конструкции для усвоения по теме
«Электричество» в рамках учебной дисциплины «Немецкий язык профессионального
общения» для среднего специального профессионального образования. В учебном
пособии приведен материал общеупотребительного и повышенного уровня для
среднего специального профессионального образования, даются лексические
единицы и речевые образцы по теме «Электричество», специальные упражнения для
тренировки и закрепления полученных навыков для работы с техническими текстами
по специальности и развития коммуникационных навыков.
Содержание
материала:
1.
Supraleiter
2.
Der Physiker Kamerlingh-Onnes.
3. Technische Anwendung
der Supraleitung
4.
Supraleitende Spule als Energiespeicher
SUPRALEITER
Die
elektrischen Energie ist eine günstige Form der Energie. Doch ist ihre
Erzeugung an eine Primärenergie (Kohle, Wasserkraft usw.) gebunden. Dem
Verbraucher wird der elektrische Strom durch Hochspannungsleitungen zugeführt.
Die Leitungen besitzen einen elektrischen Widerstand, durch den die elektrische
Energie in Wärme umgesetzt wird. Es entstehen Verluste.
Wenn
es möglich wäre, elektrische Leiter ohne Widerstand herzustellen, so würde dies
zu einer wesentlichen Verminderung der Verluste führen. Solch eine Möglichkeit
bietet die Anwendung der Supraleiter. Die Erscheinung der Supraleitung zeigen
sowohl reine Metalle (z. B.: Blei, Niobium, Quecksilber, Uran, Aluminium u.a.)
als auch metallische Legierungen, halbleitende Verbindungen sowie reine
Halbmetalle und Halbleiter unter hohem Druck. Das Wessen dieser Erscheinung
besteht darin, dass bei einer sehr tiefen Temperatur der Widerstand einiger
elektrischer Leiter auf einem Wert sehr nahe Null abfällt. Der Widerstand
verschwindet sprunghaft, darum wird die Temperatur, bei der die Supraleitung
entsteht, als Sprungpunkt oder Sprungtemperatur bezeichnet. Diese ist für jeden
Supraleiter charakteristisch.
Zur
Zeit finden S-Leiter für die Herstellung von Kabeln, im Elekrtomaschinenbau
Verwendung. Eine groβe Bedeutung wird den Drehstromkabeln beigemessen.
Abbildung
2 zeigt den Aufbau eines solchen Kabels. Als Supraleiter wird hier im
allgemeinen das Metall Niob verwendet. Es wird in einer möglichst dünnen
Schicht von höchstens 50 μ Dicke auf ein Trägerrohr aus Kupfer oder Aluminium
aufgebracht und ist mit diesem elektrisch leitend verbunden. Die 3 Leiter sind
von einer supraleitenden Abschirmung umgeben. Diese soll verhindern, dass
Magnetfelder, die von den Leitströmen herrühren, in metallischen Bauteilen unerwünschte
Wirbelströme induzieren können.
Um
die Leiter auf die Betriebstemperatur, die unterhalb der Sprungtemperatur des
Supraleiters liegen muβ, abzukühlen, werden die Trägerrohre von einem
Kühlmittel durchströmt oder umströmt. Als Kuhlmittel verwendet man flüssiges
Helium.
Da
supraleitende Kabel verhältnismäßig kleine Abmessungen haben, wird für sie eine
geringere Trassenbreite benötigt als für herkömmliche Űbertragungssysteme.
Darüber hinaus werden bedeutende Mengen von Kupfer und Aluminium eingespart.
Es
ist jedoch zu beachten. Dass bei der Herstellung supraleitender Kabel noch
viele Probleme zu lösen sind.
DER PHYSIKER KAMERLINGH-ONNES.
1908 war es des holländischen Physiker Kamerlingh-Onnes
gelungen, Helium zu verflüssigen. Damit war es erstmals möglich, das
Verhalten der Materie in der Nähe des absoluten Nullpunktes zu erforschen. Kamerlingh-Onnes
untersuchte auch das elektrische Verhalten metallischer Leiter, darunter auch
Quecksilber, bei Temperaturen unter 4,2º K. Er stellte fest, daβ bei 4,15º K
der Widerstand des Quecksilbers sprunghaft auf einen nicht mehr meβbaren Wert
abnimmt. Da die Leitfähigkeit des Quecksilbers bei diesen tiefen Temperaturen
sehr stark zunahm, nannte Kamerlingh-Onnes diese neue physikalische Erscheinung
„Supraleitung“.
Die
Temperatur, bei der der Widerstand sprunghaft auf den Wert Null absinkt,
bezeichnet man als kritische Temperatur Tc. Heute kennt man 25 reine Metalle
und weit über 1000 Legierungen und Verbindungen, die unter bestimmten
Bedingungen supraleitend werden. Das Verschwinden des elektrischen Widerstandes
eines Supraleiters wird vielfältig ausgenutzt, wie z.B. zur Herstellung von
supraleitenden Magneten sowie für die Entwicklung von Kabeln und
Schaltelementen.
Die
Erscheinung der Supraleitung wurde bekanntlich im Jahre 1911 entdeckt. Der
niederländische Experimentator Kamerlingh-Onnes hatte
festgestellt, dass der elektrische Widerstand eines Leiters auf einen geringen
Wert absinkt, wenn er eine kritische Temperatur erreicht, di um den absoluten
Nullpunkt liegt. Nach der Celsiustemperaturskala liegt er bei minus 275,16º.
Auf der Erde sind solche Temperaturen unbekannt. Sie lassen sich künstlich mit
Hilfe verschiedener Kühlmittel erzeugen. Die Tiefkühltechnik ist aber auch
heute recht kompliziert und teuer.
Als
Kühlmittel wird von allem das flüssige Helium verwendet. Aber Helium steht
nicht überall in notwendigen Mengen zur Verfügung. Daher werden
Leitermaterialien gesucht, die auch bei anderen Temperaturen supraleitend
werden. Es gelang z.B. Materialien zu finden, die bereits bei minus 250ºC oder
sogar bei minus 243ºC ihren kritischen Punkt erreichen.
Die
Frage, bei welcher Temperatur Supraleitfähigkeit auftritt, ist heute von groβer
Bedeutung. Schon einige Grad Unterschied entscheiden darüber, ob zur Kühlung
der leitenden Materialien das teure und technologisch schwer zu erzeugende flüssige
Helium verwendet werden muβ oder ob man mit dem weniger teuren Wasserstoff oder
dem vergleichsweise billigen flüssigen Stickstoff (der Stickstoff- азот) auskommt. Lätzteres wäretheoretisch bei
Materialien der Fall, die bei 77ºK oder -196ºC supraleitend werden.
Wegen
der Kühlprobleme ist die praktische Anwendung der Supraleitfähigkeit bislang
auf weinige Gebiete beschränkt.
TECHNISCHE
ANWENDUNG DER SUPRALEITUNG
1.
Das Wesen der Supraleitung ist noch nicht vollständig
untersucht, doch wird sie in der Industrie und Technik praktisch ausgenutzt.
Der Anwendungsbereich der Supraleiter breitet sich auf immer neue
wissenschaftlich-technische Gebiete aus.
2.
Oben haben wir supraleitende Drehstromkabel
behandelt. In neuester Zeit gewinnen supraleitende Gleichstromkabel immer mehr
an Bedeutung. Das ist darauf zurückzuführen, daβ die Energieübertragung über
immer wachsende Entfernungen mit hochgespanntem Gleichstrom viel
wirtschaftlicher ist als solche mit Wechsel- oder mit Drehstrom. Supraleitende
Gleichstromkabel bieten die Möglichkeit, sehr hohe Ströme verlustarm zu führen
und wesentlich höhere Űbertragungsleistungen zu entwickeln. Der praktische
Einsatz von supraleitenden Hochspannungskabeln ist aber vorläufig problematisch
durch erhöhte Kosten für die Umwandlung vom erzeugten Wechselstrom in
Gleichstrom und für die am Ende des Transports nötige Rücktransformation in
Wechselstrom.
3.
Ein weiterer Anwendungsbereich der Supraleitung
sind supraleitende Magnete. Das sind Gleichstrommagnete mit starken
Magnetfeldern. Sie werben in verschiedenen Laboratorien (Festkörperphysik,
Hochenergiephysik, Kernphysik), bei Versuchen mit gesteuerter Kernfusion, im
MHD-Generatoren benötigt.
4.
In der Sowjetunion arbeitet mab intensive an der
Entwicklung der mit Supraleiternausgerüsteten Groβgeneratoren. Der Probebetrieb
wies nach, dass die Supraleiter in Generatoren gut eingesetzbar sind und die
gewünschten technisch-ökonomischen Effekte bringen. Der erste Prüfzyklus wurde
1981 beendet. Es ist anzunehmen, dass die Schaffung von Turbogeneratoren mit
Leistungen von 1000 MW und 2000 bis 2500 MW bis zum Jahre 2000 als folgende
Etappe in dieser Richtung betrachtet wird. Trotz der hohen Kosten fur die
aufwendige Kältetechnik werden Kryogeneratoren mirt hohen Leistungen billiger
sein als vergleichbare herkömmliche Energiemaschinen. Sie eröffnen dem
Generatorbau prinzipiell neue Perspektiven. Nach Meinung der Experten werden
diese hocheffektiven Energiemaschinen das Niveau der Elektrizitätserzeugung im
nächsten Jahrhundert bestimmen.
5.
in en letzten Jahren werden viele Anstrengungen
unternommen, um die erscheinung der Supraleitung fur die Speicherung von
Elektroenergie auszunutzen. Grosse Aufmerksamkeit wird der Entwicklung der
supraleitenden Energiespeicherspulen geschenkt.
6.
Eine supraleitende Speicherspule ist eine kurzgeschlossene
Luftspule mit einer Wicklung aus supraleitenden Drähten. Der in der Spule
flieβende Gleichstrom erfährt keine Schwachung, da der Widerstand des
Supraleitermaterials gleich Null ist. Hierdurch kann die magnetische
Feldenergie beliebig lange gespeichert werden.
7.
Es sei bemerkt, dass der praktische Einsatzt der
supraleitenden Speicherspulen mit vielen Problemen verbunden ist. Und dennoch
besteht kein Zweifel, dass Anwendungsmoglichkeiten der Supraleitung sehr
mannigfaltig sind, und dass in Zukunft diese interessante Erscheinung immer
neue Einsatztgebiete erschliβen wird.
SUPRALEITENDE SPULE ALS ENERGIESPEICHER
Seit langer Zeit
suchen die Wissenschaftler nach effektiven Verfahren der Energiespeicherung.
Die Versuche. Elektroenergie zu speichern, indem man Strom in einer
Leitersleife kreisen läβt, waren erfolglos, weil nach wenigen Umkreisungen der
elektrische Widerstand des Leiters die Elektroenergie in Wärme umwandelt (die
Leiterschleife – провод в форме петли; kreisen – вращаться).
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