Ich nehme dieses Jahr am German Young Physicists‘ Tournament GYPT teil mit dem Problem 4 Windspeed. In der Aufgabe geht es darum, kalten Wind über eine stromdurchflossene Spule wehen zu lassen. Die Temperatur der Spule sinkt daraufhin. Ich habe verschiedene Windgeschwindigkeiten getestet und den Einfluss der Parameter der Spule (Länge, Drahtstärke, Wicklungen) auf den Temperaturabfall untersucht. Dazu lasse ich immer erst 20 Minuten Strom durch die Spule fließen, damit sie sich erwärmen kann. Danach lasse ich 12 Minuten kalten Wind über die Spule wehen. In dieser Zeit sinkt aufgrund der Konvektion die Temperatur der Spule. Um den Wind zu erzeugen, habe ich einen Ventilator mit 3 verschiedenen                          Windgeschwindigkeiten (2.8 m/s, 3.8 m/s und 4.8 m/s – Stufen 1 bis 3) verwendet. Meine Experimente zeigen, je höher die Windgeschwindigkeit ist, desto stärker ist der Temperaturabfall der Spule.

Am Anfang habe ich eine Spule aus meiner Schule mit 1000 Windungen für die Versuche verwendet. Diese braucht aber sehr lange um sie zu erwärmen, und die Temperatur sinkt auch nur wieder sehr langsam. Deshalb habe ich aus Kupferdraht selber Spulen gewickelt, und mit diesen den Einfluss der verschiedenen Spulen-Parameter untersucht. Die gewickelten Spulen haben alle 76 Windungen und wurden mithilfe eines 15 mm dicken Wickelstabes gewickelt. Sie haben eine Länge von 7 cm bzw. 14 cm und eine Drahtdicke von 0.5 mm, 0.8 mm und 1 mm. Meine Versuche dabei zeigen, je dicker der Kupferdraht und je länger die Spule ist, desto schwächer ist der Temperaturabfall. Bei der Spule mit 1000 Windungen kann man auch erkennen, dass die Stromstärke sinkt, wenn Wind darüber weht. Um ein verlässliches Ergebnis zu bekommen, habe ich alle Versuche natürlich mehrmals wiederholt.

Miriam Köstler