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Die Brennstoffzelle ist ein Spezialfall eines galvanischen Elements, bei dem chemische Energie direkt in elektrische Energie umgewandelt wird. Während sich bei Batterien und Akkumulatoren die an den chemischen Reaktionen beteiligten Materialien allmählich verbrauchen, werden bei der Brennstoffzelle die Ausgangsstoffe und Produkte der Reaktion kontinuierlich zu- und abgeführt. Betrieben wird sie üblicherweise mit Wasserstoff und Sauerstoff. Ein einzelnes Element einer typischen Brennstoffzelle liefert eine Gleichspannung von knapp einem Volt. Praktische Ausführungen arbeiten mit Hintereinanderschaltungen vieler solcher Elemente. Man unterscheidet je nach Betriebstemperatur Nieder-, Mittel- und Hochtemperaturbrennstoffzellen.
Gegenwärtig ist die Entwicklung leistungsfähiger Brennstoffzellen ein Schwerpunkt der technischen Forschung.

* 09.09.1737 in Bologna
† 04.12.1798 in Bologna

Er war Professor für Anatomie und Geburtshilfe in Bologna und entdeckte 1780 bei Untersuchungen über tierische Elektrizität die Grundlagen für die Schaffung neuartiger Stromquellen (galvanische Elemente, Batterien).

Energie kann in unterschiedlichen Formen existieren. Wichtige Energieformen sind die chemische Energie, die innere Energie, die Kernenergie, die potenzielle und die kinetische Energie sowie die Energie, die in elektrischen und magnetischen Feldern gespeichert ist (Lichtenergie, elektrische Energie, magnetische Energie), und diejenige, die in Gravitationsfeldern gespeichert ist (Feldenergie).
Objekte, die Energie besitzen, nennt man Energieträger oder Energiequellen. Zu solchen Energieträgern oder Energiequellen gehören Kraftstoffe und Heizstoffe ebenso wie die Nahrung, fließendes und angestautes Wasser, Batterien oder aufgeladene Kondensatoren. Als Energiequellen betrachtet man auch Solarzellen und Sonnenkollektoren, die Sonne und andere Sterne oder spaltbare Stoffe wie Uran oder Plutonium.

Energie in ihren verschiedenen Formen wird in vielfältiger Weise genutzt. Dabei spielen unterschiedliche Eigenschaften der Energie eine wichtige Rolle:

Dabei bleibt in einem abgeschlossenen System die Gesamtenergie erhalten.

* 24.12.1818 Salford bei Manchester
† 11.10.1889 Sale bei London

Er war ein englischer Physiker, maß das mechanische Wärmeäquivalent und legte damit wesentliche Grundlagen für die Entdeckung des Gesetzes von der Erhaltung der Energie.
Nach ihm ist die heute gebräuchliche Einheit der Energie - das Joule (1 J) benannt.

* 17.01.1706 in Boston (Mass.)
† 17.04.1790 in Philadelphia

Er war ein bedeutender amerikanischer Politiker und Naturwissenschaftler, schuf eine Theorie der Elektrizität, erforschte die elektrische Natur von Blitzen und erfand den Blitzableiter.

Transformatoren oder Umformer werden verwendet, um elektrische Energie eines Wechselstromes von einem Primärstromkreis auf einen Sekundärstromkreis zu übertragen. Bei dieser Übertragung kann man die Werte für die Spannungen und die Stromstärken verändern. Das Funktionsprinzip von Transformatoren beruht auf der elektromagnetischen Induktion, wobei die eine Spule als felderzeugende Spule und die andere als Induktionsspule dient.
Für die praktische Anwendung wesentlich ist die Anpassung eines Transformators an die jeweilige Belastung. In der Technik gibt es auch eine Reihe von speziellen Transformatoren, zu denen beispielsweise Netzgeräte oder Zündspulen gehören.

* 16.03.1789 in Erlangen
† 06.07.1854 in München

Er war deutscher Mathematiker und Physiker, arbeitete als Lehrer für Mathematik und Physik und in seinen letzten Lebensjahren als Professor an der Universität München. Seine wichtigste Entdeckung war ein Gesetz der Elektrizitätslehre zum Zusammenhang zwischen Spannung und Stromstärke, das wir heute als ohmsches Gesetz kennen.

* 31.05.1811 in Göttingen
† 16.08.1899 in Heidelberg

Er war einer der hervorragenden Chemiker des 19. Jahrhunderts. Bekannt wurde er vor allem durch die Entwicklung der Spektralanalyse gemeinsam mit dem Physiker GUSTAV ROBERT KIRCHHOFF.

Der elektrische Widerstand eines Bauteils gibt an, wie stark der elektrische Strom in ihm behindert wird.

Definiert ist der elektrische Widerstand als der Quotient aus elektrischer Spannung und elektrischer Stromstärke:

$\begin{array}{l}R=\frac{U}{I}\\ U\text{Spannung am Bauteil}\\ I\text{Stromstärke durch das Bauteil}\end{array}$

Diese Gleichung wird auch als ohmsches Gesetz bezeichnet.

U-Boote oder Unterseeboote sind spezielle Schiffe, die für Fahrten unter Wasser gebaut sind. Aufgrund ihrer Konstruktion können sie im Wasser schwimmen, unter Wasser schweben, sinken oder steigen. Erreicht wird das durch spezielle Tauchzellen oder Tauchtanks, in denen sich als Ballast Wasser veränderlicher Menge befindet.

Bald nach FARADAYs Entdeckung der elektromagnetischen Induktion wurde 1832 der erste handgetriebene Generator von PIXII gebaut. Die ersten Generatoren waren jedoch für die praktische Nutzung unbrauchbar.
Für die praktische Anwendung war die Entdeckung des dynamo-elektrischen Prinzips durch SIEMENS 1867 von entscheidender Bedeutung. Damit konnten leistungsfähige Dynamomaschinen gebaut werden.
1881 stellte EDISON die erste brauchbare Glühlampe vor und 1882 ging in New York das erste Elektrizitätswerk der Welt ans Netz. Das erste Elektrizitätswerk Europas wurde 1884 in der Berliner Friedrichstraße gebaut.

* 18.02.1745 in Como
† 05.03.1827 in Como

Er war ein bedeutender italienischer Physiker, der als Gymnasiallehrer in Como und als Professor in Pavia tätig war. VOLTA erfand einen Vorläufer der Influenzmaschine und ein empfindliches Elektroskop. Am bedeutendsten ist aber seine Entdeckung elektrochemischer Stromquellen. Nach ihm ist die Einheit der Spannung benannt.

Die elektrische Spannung gibt an, wie stark der Antrieb des elektrischen Stromes ist.

* 22.09.1791 in Newington-Butts
† 25.08.1867 in Hampton Court bei London

FARADAY war ein englischer Chemiker und Physiker. Er war viele Jahre Mitglied der „Royal Society“. Bedeutende Entdeckungen machte er auf verschiedenen Gebieten der Elektrizitätslehre und der Chemie. Er entdeckte u.a. die elektromagnetische Induktion, baute Urformen eines Elektromotors und eines Generators, entdeckte Gesetze der Elektrolyse und des Magnetismus. Er führte viele physikalische und chemische Fachbegriffe und das Feldliniemodell in die Wissenschaft ein.

Generatoren dienen der Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie. Dabei wird das Induktionsgesetz genutzt. Fast alle Generatoren arbeiten nach dem Rotationsprinzip: Durch ein rotierendes Magnetfeld werden in fest stehenden Induktionsspulen Spannungen induziert (Innenpolmaschine) oder in rotierenden Induktionsspulen werden durch ein fest stehendes Magnetfeld Spannungen induziert (Außenpolmaschine).
Für die Elektroenergieversorgung nutzt man zumeist sinusförmigen Wechselstrom, dessen Entstehung für den elementaren Fall der gleichförmigen Rotation einer Leiterschleife in einem homogenen Magnetfeld leicht aus dem Induktionsgesetz ableitbar ist.

Experimentieren ist eine sehr komplexe Tätigkeit, die viele Einzeltätigkeiten umfasst und die vor allem mit dem Erkennen und Anwenden von Gesetzen verbunden ist. Beim Experimentieren wird eine Erscheinung der Natur unter ausgewählten, kontrollierten, wiederholbaren und veränderbaren Bedingungen beobachtet und ausgewertet.

Bemannte Weltraumstationen ermöglichen einen längerfristigen Aufenthalt von Menschen in einer Erdumlaufbahn und Forschungen unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit. Darüber hinaus sind aus solchen Stationen Erdbeobachtungen ebenso möglich wie Beobachtungen der Sonne und anderer naher Himmelskörper ohne den störenden Einfluss der Atmosphäre. Wichtige Etappen waren bzw. sind die sowjetischen Weltraumstationen „Saljut“ und „Mir“, die amerikanische Station „Skylab“ sowie die Internationale Raumstation (ISS), die sich seit 1998 im Aufbau befindet.

In Flüssigkeiten erfolgt nur dann ein Leitungsvorgang, wenn durch Dissoziation frei bewegliche (wanderungsfähige) Ionen vorhanden. Beim Anlegen einer Spannung und damit beim Vorhandensein eines elektrischen Feldes bewegen sich die Ionen gerichtet. Es wird elektrische Energie in thermische Energie umgewandelt. Eine für Anwendungen wichtige Besonderheit bei Leitungsvorgängen in Flüssigkeiten besteht darin, dass mit den Ionen nicht nur ein Transport von Ladungen, sondern auch ein Stofftransport erfolgt. Das wird z.B. beim Galvanisieren oder beim Lackieren von Autoteilen genutzt.

Bestandteil der Atome sind die positiv geladenen Protonen und die negativ geladenen Elektronen. Durch Dissoziation entstehen positiv und negativ geladene Ionen. Ein Körper mit Elektronenüberschuss ist negativ geladen, ein solcher mit Elektronenmangel positiv.
Wie stark ein Körper geladen ist, wird durch die physikalische Größe elektrische Ladung Q erfasst. Allgemein gilt:
$Q=n\cdot e\text{oder}Q={\displaystyle \underset{t_1}{\overset{t_2}{\int }}I(t)\text{d}t}$
Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, Ladungstrennung hervorzurufen. Zwischen geladenen Körpern wirken je nach ihrer Ladung anziehende oder abstoßende Kräfte, deren Betrag mit dem coulombschen Gesetz erfasst wird. Für die elektrische Ladung gilt ein Erhaltungssatz.