Ziel dieses Lernjobs ist es, ein Liniendiagramm des zeitlichen Verlaufs von Spannung, Strom und Leistung in unserem Stromkreis zu erzeugen. Das Diagramm muss in Poster (Challenge-Produkt) eingefügt werden.

Zudem soll der nutzbare Energieinhalt der Batterie berechnet werden.

Wer den ersten Teil des Lernjobs nicht abschliessen konnte, fährt mit diesen Beispielwerten weiter. Dazu muss eine Kopie der Beispielwerte angelegt werden.

Lösungsidee

Wir wollen den zeitlichen Verlauf von Spannung und Strom in unserem Stromkreis anschaulich darstellen. Dazu verwenden wir Excel oder Google Sheets.

• Schritt 1: CSV-Daten importieren
• Schritt 2: Tabelle formatieren
  • Nachkommastellen
  • Zeitstempel
• Schritt 3: Liniendiagramm erstellen

Aus Spannung*Strom lässt sich die Leistung berechnen.

• Schritt 1: $P = U * I$
  • Neue Spalte 'Leistung' hinzufügen
  • In der ersten Zelle die Leistung aus den beiden ersten Spalten ausrechnen. Die Formel in der Zelle D2 lautet =B2*C2
  • Die Zelle kopieren und in der ganzen Spalte darunter einfügen.
• Schritt 2: Neue Zeitreihe zur Grafik hinzufügen.

Wir treffen die vereinfachende Annahme, dass die Leistung in jedem 10-Sekunden-Intervall konstant ist. Damit können wir eine Näherung der insgesamt geleisteten Arbeit (also der genutzten Energie) berechnen.

Formeln:

• Leistung ist Arbeit / Zeit: $P = \frac{W}{T}$
• Damit ist die in jedem Intervall geleistete Arbeit $P \cdot T$, wobei $T$ in unserem Experiment immer 10 Sekunden sind.
• Die akkumulierte Arbeit berechnet sich aus der Arbeit des letzten Intervalls plus der in diesem Intervall geleisteten Arbeit.

Wie berechnen:

• Schritt 1: Füge eine neue Spalte 'Arbeit' zur Tabelle hinzu.
• Schritt 2: Berechne die im Messintervall geleistete Arbeit und addiere den Wert der letzten Zeile dazu.
• Schritt 3: Ändere das Diagramm, so dass Leistung und Arbeit ebenfalls dargestellt werden.
  • Die Arbeit soll eine zweite vertikale Achse benützen, da hier kumulierte Werte eingetragen werden.

Beispiel:

Optional:

• Berechne den nutzbaren Energieinhalt der Batterie in Joule und in Kilowattstunden (kWh).

Füge die Diagramme in das Challenge-Poster ein und beschreibe die dargestellten Sachverhalte!