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Übersicht der Herdarten

Gasherd
Elektroherdplatte
Ceranfeld
Halogenfeld
Induktionsfeld

Die Übersicht der Herdarten bietet zahlreiche Ansatzpunkte für einen fächerverbindenten Unterricht, wie MINT.

  • Physik: Grundlagen Wärmelehre, Energieumsatz
  • Wirtschaft: Wirtschaftlichkeit
  • Hauswirtschaft: Nutzung, Bedienung, Bewertung
  • Technik: Aufbau und Funktionsweise, Steuerung, Wertung

Um richtig Werten zu können, sind Einsichten in die Grundprinzipien erforderlich. Nicht zu verachten sind neben den Umweltaspekten auch biologische Wirkungen auf den Menschen. Gerade mit höheren Frequenzen um 30 kHz ist eine Strahlenemission zu erwarten, die mit technischen Möglichkeiten minimiert werden muss.

Funktionsweise des Induktionsherdes

Ein Generator mit einer Grundfrequenz von ca. 25 kHz steuert Hochleistungstransistoren, die die Netzwechselspannung auf eine spiralförmige flache Spule schalten. Es entsteht ein starkes elektromagnetisches Wechselfeld mit einer weitreichenden Wirkung. Das Ceranfeld stellt dafür kein Hindernis dar. Im darüberbefindlichen ferromagnetischen Topfboden wird ein sehr hoher Wechselstrom induziert, der mit 70 % zur Erwärmung des Topfes beiträgt. Mit der schnellen Ummagnetisierung entstehen weitere 30 % Wärme durch Magnetisierungsverlusten, die sonst im Eisenkern eines Trafos nicht erwünscht wären. Der Topfboden bündelt gleichzeitig das Feld und verringert die Abstrahlung in den Raum. Die Topferkennung führt zum sofortigen Abschalten des Feldes. Der Temperatursensor ermöglicht die Temperaturreglung. Die Leistungsabgabe wird durch Zuschalten des Generators gesteuert.

Experimente mit dem Induktionsherd

Eine einfache Drahtwindung und eine 12 V/ 3W- Glühlampe weisen den Induktionsstrom nach. Die Leistung ist gut an der Helligkeit der Lampe zu sehen. Auch die Reglung kann beobachtet werden. So zeigt die Lampe die gepulsten Phasen an. Mit den Fledermausdetektorbausatz vom Franzisverlag können der Frequenzwechsel und die Einschaltphasen akustisch wahrgenommen werden.

Über ein Rundholz lässt sich eine Luftspule mit 20 Windungen wickeln. An den Enden wird eine LED angeschlossen. Nun können die Felder sichtbar gemacht werden. Dazu muss der Topf ein wenig zur Seite geschoben werden. Zum Rand der Erregerspule hin wird das Leuchten schwächer. Wird der Topf ganz beiseite geschoben spricht die Topferkennung an und schaltet das Feld ab. Auch das Ladegerät der elektrischen Zahnbürste kann so gemessen werden. Die LED wir heller, je mehr sie zusammengedrückt wird. Mit einem Universalmessgerät kann auch die Frequenz bestimmt werden.

Videosequenzen

Demonstration der Heizleistung
Topferkennung