Учебное пособие по немецкому языку в помощь студентам «SUPRALEITUNG»

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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