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Fahrrad: Lichtanlage 05.08.2008, 15:29

Lichtanlage am Fahrrad (Ausschnitt)

Das System ist nicht sehr kompliziert: Soll Strom fließen und eine Glühlampe leuchten, muss der Stromkreis geschlossen sein. Euli hat genau geprüft, warum am Fahrrad das Licht brennt.

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Fahrrad: Lichtanlage

Beachten Sie bitte auch den Beitrag zum Nabendynamo

Ich könnte mir keinen besseren Sitzbalken vorstellen als den in Ulis Scheune. Aber manchmal blendet mich Uli mit seinem Fahrradscheinwerfer. Weiß er, wie sehr ich künstliches Licht hasse? Obwohl es meine empfindlichen Augen sehr schmerzt, habe ich mich auch mit der lästigen Fahrradbeleuchtung beschäftigt. Sie bildet einen Kreislauf, den ich dir hier kurz beschreiben möchte.

Der elektrische Stromkreis ist nichts Geheimnisvolles. Man kann ihn mit einem Bach vergleichen, der ein Wasserrad antreibt.
 

Wasserkreislauf_150.jpg

Auch hier gibt es einen Kreislauf. Er fängt im Meer an, über dem durch die Sonnenwärme Wasser verdunstet. Dabei steigt Dampf nach oben und bildet Wolken. Diese treibt der Wind über Land, wo sie sich früher oder später ausregnen. Das Regenwasser strömt in einem Bach zusammen, der das Wasserrad antreibt. Danach fließt der Bach ins Meer weiter, wo das Ganze von vorne beginnt.
Würde dieser Kreislauf an einer Stelle unterbrochen, dann könnte das Wasserrad nicht mehr angetrieben werden.

Aufgabe: Versuche, zwei mögliche Unterbrechungen im Wasserkreislauf zu finden. 

Im elektrischen Kreislauf ist es ähnlich. Studiere die folgende Skizze und beschreibe den Weg, den der Strom nimmt. (Anmerkung: Von der ersten Glühlampe geht auch eine Leitung (blaue Leitung) zur Stromquelle zurück. Aus Vereinfachungsgründen habe ich sie weggelassen).

Über die Funktion der Batterie brauchst du dir jetzt keine Gedanken zu machen. Du wirst sie später kennen lernen. Im Moment ist sie (und auch der Dynamo) einfach eine Einrichtung, die Strom ins Kabel schickt. 

 

Das Herzstück der Fahrradelektrik ist die Stromquelle, der Dynamo, den Uli auch als Lichtmaschine bezeichnet. Ein bisschen angeberisch, finde ich.

 

Wenn einmal Spannung da ist, dann muss der Strom mit einem Kabel vom Dynamo zum Scheinwerfer und seiner Glühbirne geführt werden - genau wie in der Skizze »Geschlossener Stromkreislauf«. Am Scheinwerfer gabelt sich das Kabel und geht nach hinten zur Schlussleuchte. Der größte Teil Gl__hbirne_150.jpgdes Kabels ist im Inneren der Rohre verlegt. Schließlich kommt es am Ende des Rahmens wieder heraus, wird um die Schutzblechstrebe gewunden und zur Glühbirne des Rücklichts geführt.

Glühbirnenskizze: Die Glühbirne hat zwei mit der Stromquelle verbundene Anschlüsse. Sie führen durch die Glühwendel, die glüht und Licht abgibt, wenn der Strom sie durchfließt.

Was danach geschieht, habe ich lange selbst nicht verstanden. Denn so, wie ich die Anlage bis hierher beschrieben habe, leuchtet noch keine Birne. Warum nicht?
Weil sie nur leuchten kann, wenn der Stromkreis wirklich ein Kreis, also geschlossen ist. Das heißt, es fehlt uns noch ein Stück Kabel vom Schlusslicht zurück zum Dynamo.
Dieses Kabel spart man sich, denn der Metallrahmen des Fahrrads leitet den Strom fast so gut wie ein Kupferkabel. Also lässt man den Strom über den Rahmen zurück fließen. Man muss dabei nur beachten, dass an allen Übergangsstellen blankes und damit gut leitendes Metall vorhanden ist. Wäre z. B. eine Übergangsstelle zulackiert, wäre es vorbei mit der Stromleitung. Lack leitet den Strom nicht.
Der Strom muss von der Rückleuchte auf das Schutzblech übergehen können, vom Schutzblech auf den Rahmen, vom Rahmen auf die Dynamo-Befestigungslasche. (Genau so wird es auch bei Autos gemacht. Allerdings werden sie mit Gleichstrom betrieben.)

Dazu kannst du zusammen mit deinem Lehrer und deinen Freunden schöne Versuche machen. Sie sind ungefährlich, weil der Dynamo eine nur geringe Spannung erzeugt.
 

A. Allgemeines

1. Warum führt man die Kabel durch das Innere des Rahmens?
2. An den Bohrungen am Rahmen sind Gummitüllen eingesetzt. Warum?
3. Streiche in der folgenden Aufzählung die 6 Werkstoffe an, die den Strom nicht oder ganz schlecht leiten: Holz, Kunststoff, Eisen, Messing, Gummi, Kupfer, Lack, Leder, Aluminium, Silber, Stoff.
Zu welcher Stoffklasse kann man die übrigen Werkstoffe zählen?
4. Im Wasserkreislauf gibt es ein Wasserrad. Welchem Bauteil entspricht es in der Fahrradelektrik?

B. Stromkreis unterbrechen

1. Drehe dein Fahrrad um und stelle es auf Lenker und Sattel. Lege zuerst eine Decke auf den Boden, damit du die auf dem Boden aufstehenden Teile nicht verkratzt. Kippe die Dynamo-Laufrolle an den Reifen und kontrolliere, ob beim Drehen des Rads beide Lichter brennen.
2. Unterbrich an einer geeigneten Stelle die leitende Verbindung. Brennen noch beide Lichter?
Je nach Stelle, an der du die Verbindung unterbrichst, könnte noch die Glühbirne des Scheinwerfers brennen. In welchem Bereich ist dann die Unterbrechung? Markiere sie im Schaltplan.

Lösungen

A1. Dort sind die Kabel geschützt.
A2. Die Rahmenbohrungen könnten scharfkantig sein und das dünne Kabel durchscheuern.
A3. Holz, Kunststoff, Eisen, Messing, Gummi, Kupfer, Lack, Leder, Aluminium, Silber, Stoff. Die anderen Stoffe sind Metalle; sie leiten den Strom gut.
A4. Der Glühbirne

B1.—-
B2. Nach der Kabelgabelung.

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Kommentare

9

Zum Artikel "Fahrrad: Lichtanlage".

  • #1

    Einmal habe ich mit einer 6V Batterie versucht ob die Fahrradlampe meines Rads funktionierte dabei habe ich das plus der Batterie mit der Gewinde der Lampe und das minus (Masse) mit dem unteren Teil der Lampe verbunden und es hat funktioniert daher kommt meine Frage , warum Sie auf der Zeichnung “Glühbirne mit Glühwendel” die Birne andersherum angeschlossen bzw. anders betrachtet haben Masse(kabel blau am Gewinde) und rotes Kabel(am unteren Teil der Birne). Also habe ich auch nach Ihrer Zeichung probiert und es funktionierte auch, aber ich gehe davon aus dass bei diesem Fall der Strom in die andere Richtung floss.

    schrieb Ausländer am

  • #2

    Hallo Frau Brautmann, 

    ob es sich lohnt, sich über die Frage »Schalter ja oder nein?« zu echauffieren? Wir bezweifeln es.
    Betrachten wir die im Bild dargestellte Lichtanlage aus elektromechanischer Sicht,  dann kommt man zu dem Schluss: Sie enthält ein recht primitives Steuersystem, das nichts dazu tut, die Lampe weiterleuchten zu lassen, wenn die Antriebsmaschine steht. Das ist bestenfalls zu bedauern. Aber es hat ja auch nicht viel gekostet.
    Will man das Licht einschalten, muss man den Reibschluss zwischen Dynamo und Reifen aktivieren. Will man ohne Licht fahren, muss man das Reibradsystem unterbrechen. Für uns ist das eine Konstruktion, die einem Schalter ähnlicher ist als einer LED, einem Kondensator, einer Batterie oder sonst einem elektrischen Element.
    Belassen wir es dabei?
    Vielleicht werfen Sie noch einen Blick auf den tec.LF-Beitrag »Nabendynamo« - auch wenn dort das Ein- und Ausschaltsystem nicht näher behandelt wird.

    Mit den besten Grüßen
    tec.LEHRERFREUND

    schrieb tec.LEHRERFREUND am

  • #3

    Der Schalter fehlt einfach!

    An- und Abklappen des Generators ist einfach ein Betrieb des Generators normal oder Stillstand. Der Generator liefert also 0 mA bis 500 mA.

    Sie tun, als würde das Licht funktionieren, wenn Sie den Dynamo anklappen und das als Schalter betrachten - und an der nächsten Ampel stehenbleiben und das Fahrradlicht ausgeht.

    schrieb Maria Brautmann am

  • #4

    Hallo Frau Brautmann,


    besten Dank für Ihre praktischen Hinweise, die wir – soweit wir sie nicht schon erwähnt haben - früher oder später in den Beitrag einbauen werden. 
    Nur eine Bemerkung zum Schalter: Natürlich klappen auch wir bereits ein Leben lang Seitendynamos weg vom Reifen und hin zum Reifen. Das ist gewiss eine aus dem Rahmen fallende Schalterfunktion, aber eben eine Schalterfunktion. Es wäre schön, wenn Sie uns zeigen könnten, wie bei Fahrrädern ein solcher Schalter gezeichnet wird.
    Vielen Dank.
    Mit den besten Grüßen
    tec.LEHRERFREUND

    schrieb tec.LEHRERFREUND am

  • #5

    Normale Fahrräder haben keinen Schalter - wenn, dann wird der Seitenläufer angeklappt, er dreht sich während der Fahrt und liefert Energie. Oder das Fahrrad steht, er liefert keine Energie.

    Oder er ist abgeklappt und liefert auch keine Energie.

    Schalter gibt es bei neueren Anlagen. Das sind dann aber in der Regel
    1) Nabendynamos
    2) Schalter im Scheinwerfer oder am Lenker
    3) Rücklichter mit LED
    4) Rücklichter mit Standlichtfunktion
    5) nicht notwendigerweise Rahmenmasse, sondern viel besser separate Masseleitung (zweiadriges Kabel)

    ... von weiteren Komfortmerkmalen wie Dunkelheits-Sensor, LED-Scheinwerfer oder LED-Standlicht ganz zu schweigen.

    schrieb Maria Brautmann am

  • #6

    Hallo Lena,

    wenn Sie die Fahrradskizze (= »Leitungsführung am Fahrrad«) meinen, kann man wegen der Kleinheit der Zeichnung nicht sagen, ob es sich um eine Parallel- oder Reihenschaltung handelt. Aber der Schaltplan darunter zeigt die wichtigen Details: Jede Glühlampe liegt zwischen Plus und Minus; sie sind also parallel geschaltet.

    Gruß
    tec.LEHRERFREUND

    schrieb tec.LEHRERFREUND am

  • #7

    Aber in der Zeichnung des Rades ist doch immer noch eine Reihenschaltung eingezeichnet oder seh ich das falsch?

    schrieb Lena am

  • #8

    Hallo Michael M.,
    vielen Dank für den Hinweis. Der Schaltplan zeigt tatsächlich eine Reihenschaltung, bei der - wie Sie sagen - alles aus ist, wenn ein Verbraucher ausfällt. Schande über mein Haupt! Ich habe das korrigiert.
    Gruß
    tec.LEHRERFREUND

    schrieb tec.LEHRERFREUND am

  • #9

    Das ist so nicht ganz richtig. Vom Dynamo laufen die Kabel zum Scheinwerfer und zum Rücklicht, dann durch die Glühlampen und dann auf Masse!(Paralelschaltung)!
    Dadurch ist es auch möglich, das beim Fahrrad nur ein Licht funktioniert. In einer Reihenschaltung, wie auf der Skizze, würde, wenn ein Birnchen defekt wäre, die kpl. Lichanlage ausfallen.

    schrieb Michael M. am

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