Aufgaben:
1. Ein Stabmagnet I, ein Weicheisenstab und eine Kompassnadel werden auf einer Geraden hintereinander angeordnet.
a) Skizzieren Sie den Aufbau und beschreiben Sie die auftretenden Vorgänge.
b) Jetzt nähert man von der anderen Seite der Kompassnadel einen weiteren Stabmagneten II, wobei sich I und II gleichnamige Pole zuwenden. Beschreiben Sie den Einfluss auf die Magnetnadel?
2. Wenn Sie einen magnetisierten Weicheisenstab in eine von Wechselströmen durchflossene Spule legen, so wird er entmagnetisiert. Erklären Sie den Vorgang.
3. Erklären Sie, wie sich das erdmagnetische Feld ohne Kompass mithilfe elektromagnetischer Induktion nachweisen lässt? Wie erreicht man eine möglichst hohe Spannung?
Beschreiben Sie, wie eine möglichst hohe Spannung erreicht wird.
4. Ein 12 V-Akkumulator mit der Aufschrift 36 Ah wird mit dem Strom I = 4,5 A geladen. Dann schließen Sie eine 12 V-Glühlampe an.
a) Berechnen Sie, wie lange es dauert, bis der Akkumulator geladen ist?
b) Berechnen Sie die Stromstärke des durch die Lampe fließenden Stroms, wenn sie 24 Stunden bis zur vollständigen Entladung angeschlossen ist?
c) Berechnen Sie den Widerstand der Glühlampe?
d) Beschreiben Sie, wie ohne ein elektrisches Messgerät festgestellt werden kann, ob ein Akkumulator geladen ist oder nicht?
5. Die Kennlinie eines Leiters wird ermittelt, indem man Spannung und zugehörige Stromstärke misst.
a) Geben Sie für die Messanordnung (Tab. A.1) ein Schaltbild an und zeichnen Sie die Kennlinie zur Messwerttabelle A.1.
b) Berechnen Sie die Widerstandswerte, die sich jeweils aus den in der Tab. A.1 erfassten Werten der Spannung U und Stromstärke I ergeben?
c) Gilt hier das Ohm‘sche Gesetz? Begründen Sie Ihre Antwort aus dem Verlauf der Kennlinie oder aus den berechneten Werten für den Widerstand.
Die Kurve (Kennlinie) in der Abbildung rechts zeigt, wie sich die Stromstärke in einem anderen Leiter abhängig von der Spannung verhält. Erläutern Sie, wie sich der Widerstand von 0 über A, B, C bis D. ändert.
6. Zwei Metalldrähte aus Messing und Silber der gleichen Länge l = 5 m haben jeweils die Querschnittsfläche A = 0,04 mm² und werden parallel an eine Spannungsquelle U = 2 V angeschlossen.
Spezifischer Widerstand Silber p1=0,016Ωmm²/m, Messing p2=0,08Ωmm²/m
a) Berechnen Sie den Widerstand der Drähte.
b) Berechnen Sie die Stromstärke jeweils in den einzelnen Drähten.
c) Berechnen Sie den Wert hat des Ersatzwiderstand?
7. Eine Glühlampe mit der Aufschrift 4 V/0,2 A soll von einer 6 V-Spannungsquelle betrieben werden.
a) Zeigen Sie durch eine Rechnung, dass die Lampe durchbrennt, wenn sie ohne Vorwiderstand an die Spannungsquelle angeschlossen wird.
b) Berechnen Sie den Vorwiderstand, damit sie nicht durchbrennt?
c) Berechnen Sie die Leistung der Lampe, und die Verlustleistung für den Vorwiderstand.
8. Eine elektrische Klingel ist an der Sekundärwicklung eines Netz-Transformators (220 V) angeschlossen und wird bei 4,4 V von einem Strom I = 0,5 A durchflossen.
a) Geben Sie das Verhältnis der Windungszahlen in den Transformatorwicklungen an.
b) Berechnen Sie die Stärke des Stromes im Primärkreis.
c) Berechnen Sie die elektrische Leistung der Klingel.
d) Berechnen Sie, wie groß die in einem Jahr umgesetzte elektrische Arbeit (gemessen in Ws) ist, wenn die Klingel täglich 30 s in Betrieb ist.
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