1. Physikschulaufgabe - mathe-physik

Realschule
1. Physikschulaufgabe
Klasse 10 I
Thema: Elektrizitätslehre I
1.
Geben Sie eine Definition der Größe „elektrische Spannung“ in Textform an.
2.
Geben Sie eine Definition der Größe „Stromstärke“ in Textform an.
3.
Durch einen Kupferdraht mit dem Widerstand 225 W fließt Strom von 40 m A .
Berechnen Sie die am Kupferdraht anliegende Spannung.
4.
Berechnen Sie den elektrischen Widerstand, den ein 50 m langer Aluminiumdraht
mit einer Querschnittsfläche von 0,40 mm2 bei einer Temperatur von 25°C aufweist.
5.
Es soll der elektrische Widerstand eines Drahtstücks gemessen werden.
Zeichnen Sie den Aufbau einer entsprechenden Schaltung und beschreibe sie kurz.
6.
a) Was verstehen wir unter einem ohmschen Leiter?
Nenne zwei Beispiele für ohmsche Leiter.
b) Was besagt das ohmsche Gesetz?
c) Welche Bedingung muss bei einem Leiter aus Eisen vorherrschen, damit
er dem ohmschen Gesetz genügt?
d) Geben Sie die Gleichung für den elektrischen Widerstand an (mit Einheit und
Definition der Einheit).
7.
Das Birnchen einer Taschenlampe trägt die Aufschrift: 12 V / 150 mA.
a) Berechnen Sie den Widerstand des Glühbirnchens bei der Betriebsspannung.
b) Was ist die Ursache dafür, dass der mit einem Multimeter (Vielfachmessgerät)
gemessene Widerstand des (kalten) Glühbirnchens kleiner ist, als der
berechnete Widerstandswert bei Betriebsspannung?
c) Welche elektrische Leistung setzt das Glühbirnchen um?
8.
Bei einem Schulversuch wurden für die beiden Bauelemente B1 und B2 folgende
Messreihen aufgenommen:
U in V
0
1
1,5
2
2,5
3
4
5
6
8
10
B1: I1 in mA
0
13
20
27
33
40
53
66
79
106
132
B2: I2 in mA
0
45
63
74
82
93
108
120
130
146
160
a) Zeichnen Sie die Kennlinien von B1 und B2 in ein gemeinsames I-U-Diagramm.
b) Berechnen Sie den elektrischen Widerstand der Bauelemente bei 2 V und 8 V.
c) Entscheiden und begründen Sie, um welche Art Bauteil (Ohm’scher Widerstand,
Glühlampe, Kohlewiderstand) es sich bei B1 und B2 handeln könnte.
RP_A0001 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0001)
1 (1)
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Klasse 10 I
Thema: Elektrizitätslehre I
1.
Wovon ist der elektrische Widerstand bei einem metallischen Leiter abhängig?
(3 Kriterien angeben)
2.
An einem Stück Konstantandraht wird in einer Messreihe die Stromstärke bei
verschiedenen Spannungen gemessen.
U in V
I in A
1
2,5
5
7,5
10
0,2
a) Ergänzen Sie die fehlenden Werte in der Messwerttabelle und zeichnen Sie im
geeigneten Maßstab die I - U - Kennlinie.
b) Zeichnen Sie einen Schaltkreis zur Ermittlung der genannten Abhängigkeiten für
spannungsgenaues Messen.
c) Stellen Sie den Schaltkreis für stromrichtiges Messen dar?
3.
Tom möchte seinen Partykeller mit vorhandenen Halogenlämpchen (15 W / 10 V)
beleuchten.
a) Wie kann er die Lämpchen an den Haushaltsstromkreis direkt (ohne Trafo oder
Vorwiderstand) anschließen, ohne dass sie durch Überspannung zerstört
werden.
b) Wie viele Halogenlämpchen sind dazu erforderlich?
Erstellen Sie eine Schaltskizze.
c) Berechnen Sie den Gesamtwiderstand R G der verwendeten Lämpchen.
d) Berechnen Sie die aufgenommene elektrische Leistung Pel .
4.
Bastel-Hugo soll aus einem vorhandenen Stück Draht einen Widerstand mit dem
Wert R = 5,00 W (bei 20°C) herstellen. Der Draht hat einen Durchmesser von
0,3 mm und besteht aus einer Cu-Ni-Zn-Legierung (Neusilber
= 0,29
W mm2
).
m
Berechnen Sie die Länge des Drahtes.
Kann Hugo gewährleisten, dass der Widerstandswert genau erreicht wird?
5.
Welche der folgenden Aussagen treffen auf das ohmsche Gesetz zu?
Kreuzen Sie an!
R=
I
U
I
= const.
U
RP_A0002 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0002)
R I=U
U I = const.
1 (2)
U
= const.
I
U = const.
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Klasse 10 I
6.
Manche Heizstrahler geben ihre Wärme über einen gewickelten Draht aus
Chromnickelstahl ab, der durch elektrischen Strom zum Glühen gebracht wird.
Wann ist die Stromstärke im Heizdraht größer, direkt nach dem Einschalten oder
im laufenden Betrieb? Kurze Begründung!
7.
Eine Halogenlampe mit der Aufschrift 12V 20W ist an eine 12V - Autobatterie
angeschlossen.
a) Berechnen Sie die Stromstärke, den Widerstand und den Leitwert bei
Nennspannung.
b) Wird an die Halogenlampe eine Spannung von 1V angelegt, fließt folgender
Strom:
I
genau 0,14 A
II
mehr als 0,2 A
III
weniger als 0,1 A
Welche der drei Varianten I, II oder III ist die Richtige? Begründen Sie!
RP_A0002 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0002)
2 (2)
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Thema: Elektrizitätslehre I
1.0
Der spezifische Widerstand von leitenden Materialien ist in Tabellenwerken /
Formelsammlungen für die Betriebstemperatur 20°C angegeben.
1.1
Warum bezieht sich der Tabellenwert auf eine Temperatur?
W mm2
= 0,10
?
m
1.2
Was bedeutet folgende Angabe
1.3
Wie kann in der Praxis der spezifische Widerstand eines Drahtstücks bestimmt
werden? Ein Widerstandsmessgerät ist nicht vorhanden; nur ein Strommessgerät
sowie ein Spannungsmessgerät stehen zur Verfügung.
2.
Im nebenstehenden Diagramm sind die
I - U - Kennlinien von Leitern dargestellt.
Ordnen Sie die Ziffern den Leitern in der
Tabelle zu.
Fe
Eisendraht
Grafitstab
Konstantan
Siliziumplättchen
Glühfaden einer Lampe
Gekühlte Kupferspule
3.
Über welche besondere elektrische Eigenschaft verfügt die Legierung Konstantan?
4.
Was ist ein
a) Heißleiter (NTC-Widerstand)?
b) Kaltleiter (PTC-Widerstand)?
Geben Sie jeweils ein Beispiel an.
5.0
Drei Widerstände R 1 = 15 W , R 2 = 30 W und R 3 = 45 W sind in Reihe geschaltet
und an eine Gleichspannungsquelle mit 27 V angeschlossen.
5.1
Zeichnen Sie das zugehörige Schaltbild einschließlich der Messgeräte für
Stromstärke und Spannungen.
5.2
Durch welchen (Ersatz-)Widerstand könnten die drei Einzelwiderstände
ausgetauscht werden?
5.3
Welcher Strom fließt durch die drei Widerstände bei der angegebenen Spannung?
5.4
Berechnen Sie die an R 1 , R 2 und R 3 anliegende Spannung.
RP_A0003 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0003)
1 (2)
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Klasse 10 I
6.
Ein Glühlämpchen hat den (als konstant anzunehmenden) Widerstand R L = 20 W
wenn es an eine Stromquelle der Spannung U = 6,0 V angeschlossen ist.
Nun wird noch ein Widerstand R 1 parallel zum Lämpchen in den Stromkreislauf
geschaltet. Von der Stromquelle ausgehend fließt nun ein Strom der Stärke
I = 800 mA .
Berechnen Sie nachvollziehbar den Wert von R 1 .
7.
Was ist die Ursache für die Erwärmung eines metallischen Leiters, wenn Strom
durch ihn fließt (Teilchenmodell)?
8.
Wie sollte ein Stromkabel beschaffen sein, damit es einen möglichst geringen
elektrischen Widerstand aufweist?
9.
Auf dem Typenschild eines elektrischen Rasenmähers ist zu lesen: 230 V / 1725 W.
Welchen elektrischen Widerstand hat der Elektromotor im Normalbetrieb?
RP_A0003 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0003)
2 (2)
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Thema: Elektrizitätslehre I
1.
Bei einem Versuch wurde für einen elektrischen Leiter die Stromstärke I in
Abhängigkeit von der Spannung U gemessen.
U in V
0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
7,0
9,0
I in A
0
0,10
0,25
0,42
0,64
0,90
1,54
2,34
a) Nennen Sie ein Leitermaterial, das einen
ähnlichen Kennlinienverlauf besitzt und begründen Sie kurz den Kurvenverlauf (Teilchenmodell)
b) In diesem Versuch wurde eine spannungsrichtige
Schaltung verwendet. Fertigen Sie den zugehörigen Schaltplan an und begründen Sie, warum
diese Schaltung spannungsrichtig und nicht
stromrichtig genannt wird.
2.
An einem 8,0 m langen Draht mit dem Durchmesser 0,2 mm wird ein Widerstand
von 20 W gemessen. Um welches Material könnte es sich handeln?
(siehe Tabellenbuch / Formelsammlung)
3.
Zu Prüfzwecken wird eine Halogenlampe ( 12 V / 55 W ) an eine 12 - V - Batterie
angeschlossen. Gemessen werden dabei die Spannung und der Strom an der
Lampe.
a) Erstellen Sie eine Schaltskizze mit Spannungs- und Strommessgerät.
b) Beschreiben Sie die Auswirkung auf die Lampe für den Fall, dass bei der
Messung Spannungs- und Strommesser vertauscht werden.
c) Berechnen Sie, ob eine 3A - Sicherung ausreichend ist.
d) Berechnen Sie den Betriebswiderstand der Halogenlampe.
4.
Von einer Batterie sind folgende Daten bekannt:
Kurzschlussstrom Ik = 48 A , Leerlaufspannung U0 = 12 V .
a) Wie groß ist die Klemmenspannung der Batterie bei Kurzschluss?
b) Berechnen Sie den Innenwiderstand der Batterie.
c) Jetzt wird ein Widerstand mit R a = 8 W in den Stromkreis geschaltet. Berechnen
Sie die Stromstärke und die Betriebsspannung, die nun an R a anliegt.
5.
Ein Strommesser mit dem Innenwiderstand 1,25 W zeigt bei Vollausschlag des
Messwerks 0,08 A an.
a) Zur Messbereichserweiterung wird ein Widerstand von 0,40 W verwendet.
Wie muss dieser Widerstand geschaltet werden?
b) Wie groß ist nun die Stromstärke bei Vollausschlag?
c) Was ist bei der Messbereichserweiterung zu beachten?
RP_A0004 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0004)
1 (1)
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Klasse 10 I
Thema: Elektrizitätslehre I
1.
Für einen elektrischen Widerstand wird ein Stück Kupfer-Nickel-Draht (Konstantan)
verwendet. An diesem Draht wurde die Stromstärke in Abhängigkeit von der
angelegten Spannung gemessen (siehe Tabelle).
U in V
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
I in A
0,00
0,12
0,24
0,36
0,49
0,61
0,71
a) Zeichnen Sie die I - U - Kennlinie und begründen Sie, dass es sich im Rahmen
der Messgenauigkeit, um einen ohmschen Widerstand handelt.
b) Berechnen Sie den Widerstand des Drahtes aus einem (beliebigen) Messwertepaar.
c) Tragen Sie in dem Diagramm aus Teilaufgabe a) die Kennlinie für einen
Widerstand ein, der doppelt so groß ist (d. h. für einen Draht, der z. B. doppelt
so lang wäre).
2.
Welchen Durchmesser muss ein 12 m langer Draht aus Messing aufweisen, der bei
20°C einen Widerstand von 8 W haben soll.
3.
Zwei Energiewandler (z. B. Glühlampen) mit 230 V / 60 W sowie 230 V / 100 W
sind jeweils an eine Haushaltssteckdose angeschlossen. Welcher der beiden
Energiewandler besitzt den größeren elektrischen Widerstand? Berechnung!
4.
Zwischen dem Umspannwerk und der 45 km entfernten Trafostation ist eine
7,5 mm dicke 2-adrige Leitung aus Aluminium verlegt worden. Wie groß ist der
Spannungsabfall in der Leitung, wenn ein Strom von 82 A fließt?
5.
Nennen Sie zwei (allgemeine) Gründe für die Verwendung von Widerständen in
Stromkreisen (ggf. mit Skizze).
6.
Zeichnen Sie das Schaltsymbol eines veränderbaren Widerstands (z.B. Schiebewiderstand) und beschreiben Sie kurz seine Wirkungsweise.
7.
Der Widerstandswert von Festwiderständen kann auch mit farbigen Ringen codiert
sein. Wie lautet (in richtiger Reihenfolge) die Farbcodierung eines Widerstands von
a) 3,6 kW 5% ?
b) 523 MW 1% ?
8.
Ein Strommessgerät hat einen Messbereich (Vollausschlag) von 200 mA und den
Innenwiderstand 0,28 W . Berechnen Sie den neuen Messbereich, wenn zusätzlich
ein Nebenwiderstand von 0,050 W dazu geschaltet wird (Parallelschaltung).
RP_A0005 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0005)
1 (1)
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Klasse 10 I
Thema: Elektrizitätslehre I
1.0
In einem Versuch wird für ein Leiterstück die Stromstärke I in Abhängigkeit von der
Spannung U gemessen. Der Versuchsaufbau besteht (neben dem Leiterstück) aus
einer Elektrizitätsquelle, die konstant 12 V liefert, und einer Spannungsteilerschaltung. Die Daten der jeweiligen Messwertepaare sind in folgender Tabelle
angegeben.
U in V
0
1,0
2,0
3,0
5,0
8,0
10,0
I in A
0
0,05
0,15
0,26
0,70
1,60
2,40
1.1
Fertigen Sie eine Schaltskizze mit allen notwendigen Messgeräten an.
1.2
Zeichnen Sie die Kennlinie in ein I - U - Diagramm. Aus welcher Materialart könnte
das Leiterstück bestehen?
1.3
Bestimmen Sie jeweils den Widerstand des Leiterstücks bei den Spannungen 2,0 V,
5,0 V und 10,0 V.
Welche Rückschlüsse ziehen Sie aus dem Ergebnis?
2.0
Gegeben ist nebenstehend abgebildete
Schaltung. Am 3,6 W - Widerstand liegt
die Spannung 6,0 V an.
2.1
Berechnen Sie den Widerstandswert
von R 1 .
2.2
Welche Werte zeigen die beiden
Messgeräte an?
2.3
Wie groß ist die Leistungsaufnahme
des 6,8 W - Widerstands?
2.4
Berechnen Sie die elektrische Arbeit der
Spannungsquelle während einer Betriebszeit
von 2 Stunden.
2.5
Das Spannungsmessgerät in der Schaltung hat im 3V-Messbereich einen
Innenwiderstand von 100 kW . Durch Umschalten am Messgerät kann ein 10-facher
Messbereich genutzt werden. Wie kann die Messbereichserweiterung erreicht
werden?
3.
Berechnen Sie den Gesamtwiderstand
der nebenstehend abgebildeten Schaltung.
Tipp:
Manchmal hilft es, wenn die Schaltung
etwas umgezeichnet wird!
RP_A0006 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0006)
1 (2)
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1. Physikschulaufgabe
Klasse 10 I
4.0
Herr Schneemann hat sich für seinen Weihnachtsbaum eine Lichterkette gekauft.
Sie wird an der Netzspannung 230 V betrieben und besteht aus 40 identischen
Lämpchen, die in Reihe geschaltet sind. Jedes Lämpchen ist für 6 V ausgelegt und
hat im Betriebszustand die Leistung 0,5 W.
Alle Lämpchen sind mit einem Überbrückungswiderstand ausgestattet, der dafür
sorgt, dass beim Defekt eines Lämpchens die restliche Lichterkette weiterhin
leuchtet.
Schaltskizze der Lichterkette:
4.1
Warum werden die Lämpchen nicht zerstört, wenn sie an das Haushaltsnetz
angeschlossen werden? Unterstützen sie Ihre Begründung durch eine Rechnung!
4.2
Berechnen Sie den Widerstand eines Lämpchens in seinem Betriebszustand.
4.3
Wie hoch ist der Strom, der bei 230 V durch die Lichterkette fließt?
4.4
Beschreiben Sie, wie beim Durchbrennen eines Lämpchens die Überbrückung mit
einem NTC funktioniert.
4.5
Herr Schneemann schaltet die Lichterkette vom 1. bis zum 31. Dezember täglich für
8 Stunden ein. Berechnen Sie dafür die elektrische Arbeit (in kWh) der Lichterkette.
4.6
Berechnen sie die Energiekosten für diese Lichterkette im Dezember, wenn eine
Kilowattstunde 30 Cent kostet.
RP_A0006 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0006)
2 (2)
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Klasse 10 I
Thema: Elektrizitätslehre I
1.0
Moritz erhält den Auftrag, für eine Glühbirne die U - I - Kennlinie zu erstellen.
Die angelegte Spannung soll zwischen 0 und 8 V in 1V - Schritten erhöht und
dabei jeweils die Stromstärke gemessen werden. Die folgende Tabelle enthält
die Messergebnisse.
U in V
0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
0,7
8,0
I in A
0
0,25
0,33
0,40
0,45
0,48
0,51
0,54
0,56
1.1
Stellen Sie die Messreihe grafisch dar.
1.2
Erläutern Sie mithilfe der Messwerte, wie sich der elektrische Widerstand des
Glühfadens verändert.
1.3
Erklären Sie den Verlauf des Graphen mit dem Teilchenmodell.
1.4
Herkömmliche Glühbirnen kommen in der EU nicht mehr in den Handel, weil sie
einen sehr schlechten Wirkungsgrad haben und nur etwa 5% der zugeführten
Energie in Licht umwandeln. Wie groß ist die elektr. Leistung der Glühbirne bei
8,0 V und welcher Anteil davon wird in Lichtenergie umgewandelt?
2.0
Supraleitung
2.1
Was versteht man unter einem Supraleiter?
2.2
Was ist die „Sprungtemperatur“?
2.3
Was charakterisiert einen Hochtemperatur-Supraleiter?
2.4
In welchem Jahr wurde die Supraleitung (bei Quecksilber) entdeckt?
2.5
Quecksilber wird bei ca.
R - T - Diagramm.
3.
An den Enden eines 15 m langen Aluminiumdrahtes liegt eine Spannung von 6 V
an. Die Stromstärke im Draht beträgt 300 mA.
Berechnen Sie den Durchmesser des Drahtes.
(Fehlende Werte sind aus der Formelsammlung zu entnehmen; gehen Sie davon
aus, dass der Drahtdurchmesser über die gesamte Drahtlänge konstant ist).
4.0
Die nebenstehend abgebildete Schaltung
enthält die vier identischen Lampen E1 bis E4.
4.1
Was passiert mit den restlichen Lampen,
wenn die Lampe E1 entfernt wird?
4.2
Nun brennt E4 durch. Wie ändert sich die
Leuchtstärke bei den verbliebenen Lampen?
RP_A0007 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0007)
269°C (4,2 K) supraleitend. Skizzieren Sie dazu das
1 (2)
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1. Physikschulaufgabe
Klasse 10 I
5.
Welche Spannung zeigen die Spannungsmesser an der Lampe und am Schalter bei
geöffnetem und bei geschlossenem Schalter
jeweils an?
Anmerkung: Es ist davon auszugehen,
dass beide Spannungsmesser einen sehr
großen Innenwiderstand besitzen und die
Leitungen 0 W aufweisen.
V (Lampe)
V (Schalter)
Schalter geöffnet
Schalter geschlossen
6.
Beim Starten eines Autos fließt durch den Anlasser ein Strom von I = 140 A .
Die Leerlaufspannung der Autobatterie beträgt U0 = 12 V , ihr Innenwiderstand
liegt bei R i = 0,08 W
a) Berechnen Sie die Spannung U a beim Anlassen.
b) Wie groß ist der elektrische Widerstand R a des Anlassers?
7.0
Ein Strommesser mit dem Innenwiderstand 25 W zeigt bei Vollausschlag einen
Strom von 400 mA an. Der Messbereich soll auf 2,0 A erweitert werden.
7.1
Beschreiben Sie mithilfe einer Schaltskizze wie die Erweiterung des Messbereichs
erreicht wird.
7.2
Berechnen Sie den neuen (Gesamt-)Innenwiderstand des Strommessers nach der
Erweiterung des Messbereichs.
RP_A0007 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0007)
2 (2)
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Klasse 10 I
Thema: Elektrizitätslehre I
1.0
Die nachfolgende Tabelle enthält Messwerte, die an drei verschiedenen elektrischen
Leitern A, B und C ermittelt wurden. Hierbei untersuchte man den Zusammenhang
zwischen angelegter Spannung U und der daraus resultierenden Stromstärke I im
Leiter.
U in V
0
0,5
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
A
I in mA
0
27,0
46,5
73,0
93,0
108
120
130
139
146
B
I in mA
0
8,8
17,5
35,0
52,4
70,5
87,4
105
123
140
C
I in mA
0
2,2
5,3
12,1
21,0
32,5
46,3
59,4
77,0
96,0
1.1
Fertigen Sie zu diesen Messungen einen geeigneten Schaltplan für stromrichtiges
messen an.
1.2
Zeichnen Sie die drei Kennlinien in ein gemeinsames I - U - Diagramm.
1.3
Wie verhält sich der elektrische Widerstand bei jedem der drei Leiter im Verlauf der
Messungen? Aus welchem Stoff könnten die Leiter jeweils sein?
2.
Ein Draht aus Konstantan hat an jeder Stelle einen Durchmesser von 0,60 mm. Aus
diesem Draht soll ein Widerstand von 1,47 W hergestellt werden. Welche Länge
muss der Draht haben?
3.
Auch beim Umlegen des Schalters ( 1 ® 2 ) soll
der Gesamtwiderstand der Schaltung gleich
bleiben.
Welchen Wert muss der Widerstand R3 haben?
4.
Ein Akkumulator hat die Leerlaufspannung
(Quellenspannung) U0 = 12,4 V und den
Innenwiderstand R i = 0,8 W .
a) Berechnen Sie den Spannungsabfall an der in den Stromkreis geschalteten
Glühbirne mit dem Widerstand R a = 6,5 W .
b) Wie groß muss der Widerstand der Glühbirne sein, damit an ihr die Spannung
Ua = 9 V abfällt?
RP_A0008 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0008)
1 (2)
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5.0
Drehspulmesswerke von Strommessgeräten besitzen einen bauartbedingten
Innenwiderstand.
5.1
Sollte dieser Innenwiderstand möglichst groß oder möglichst klein sein?
5.2
Wenn ein Strommesser in den Leiterkreis geschaltet wird, verfälscht er durch
seinen Innenwiderstand die ursprünglichen Verhältnisse im Leiterkreis.
Wird die Stromstärke im Leiterkreis dadurch etwas größer oder etwas kleiner?
6.0
Ein Spannungsmessgerät mit dem Innenwiderstand 20 kW zeigt bei Vollausschlag
eine Spannung von 5,0 V an. Der Messbereich soll auf 30,0 V erweitert werden.
6.1
Erläutern Sie mithilfe einer Schaltskizze wie die Erweiterung des Messbereichs
ausgeführt wird.
6.2
Berechnen Sie den neuen (Gesamt-)Innenwiderstand des Spannungsmessers
nach der Erweiterung des Messbereichs.
RP_A0008 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0008)
2 (2)
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1. Physikschulaufgabe
Klasse 10 I
Thema: Elektrizitätslehre I
1.
Wie ist die Einheit der elektrischen Spannung definiert?
Beantworten Sie mithilfe des zugehörigen Gesetzes.
2.
Berechnen Sie die Wärmeleistung, die ein elektrischer Widerstand von 1kW hat,
durch den ein Strom von 0,24 A fließt.
3.1
Eine Pumpe soll 500 l Wasser pro Minute aus 9,0 m Tiefe fördern.
Berechnen Sie die Leistung, die der antreibende Elektromotor bei einem
Gesamtwirkungsgrad von 45% haben muss.
3.2
In den Leitungen zum Motor soll die Stromstärke 10 A nicht überschreiten.
Kann eine Betriebsspannung von 230 V gewählt werden oder benötigt man einen
380 V – Motor?
3.3
Wie viel kostet der ganztägige Betrieb (24 h) der Pumpe bei einem Preis von
28 Cent pro kWh?
4.1
Die Lampen E1 und E2 in der unten dargestellten Schaltung leuchten in ihrer
normalen Stärke. Berechnen Sie die Größe des Widerstandes R.
4.2
Wie groß ist die Gesamtleistung der Schaltung?
5.0
Eine Autobatterie hat die Leerlaufspannung 12,0 V ( I = 0 A ). Werden die
Scheinwerfer eingeschaltet, fließt der Laststrom I = 7,6 A bei einer Spannung an
den Klemmen von 11,4 V.
5.1
Berechnen Sie den Innenwiderstand der Autobatterie.
5.2
Wie groß ist der Kurzschlussstrom?
Wodurch wird der Kurzschlussstrom der Batterie begrenzt?
6.0
Der Akku eines Smartphones hat folgende elektrischen Daten: 3,8 V; 1900 mAh
6.1
Welche Energie ist im voll aufgeladenen Akku gespeichert?
6.2
Wie lang kann das Smartphone im Standby-Betrieb bei einem durchschnittlichen
Strombedarf von 0,02 A betrieben werden?
RP_A0009 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0009)
1 (1)
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Thema: Elektrizitätslehre I
1.0
Im abgebildeten Diagramm sind
die I - U - Kennlinien von zwei
elektrischen Bauteilen (A und B)
angegeben.
1.1
Bestimmen Sie von beiden Bauteilen die Widerstandswerte und
erklären Sie kurz den Zusammenhang zwischen Widerstandswert
und Steigung der Graphen.
1.2
Zeichnen Sie die Kennlinie eines
Bauteils C ein mit dem Widerstandswert 0,05 W .
1.3
Skizzieren Sie in das Diagramm
die Kennlinie einer Glühbirne und
beschreiben Sie die Besonderheit dieser Kennlinie (Stichwort: Widerstandswert!).
2.0
Gegeben ist die abgebildete Schaltung.
2.1
Berechnen Sie die Gesamtstromstärke.
2.2
Wie groß ist die Spannung zwischen den
Punkten P und Q und wie groß ist die
Spannung zwischen Q und R?
2.3
Berechnen Sie den Strom, der durch die
Widerstände R 1 und R 2 fließt.
3.
Im nebenstehenden R-T-Diagramm sind die
Kennlinien von einem
Heißleiter (NTC-Widerstand)
Kaltleiter (PTC-Widerstand)
Chrom-Nickel-Drahtwiderstand
angegeben.
Ordnen Sie die Graphen (A bis C) den
jeweiligen Widerstandsarten zu.
Begründen Sie Ihre Angaben kurz.
RP_A0010 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0010)
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Klasse 10 I
4.0
Frau Koch schließt ihr Waffeleisen an die Steckdose ( U = 230 V ) an. Sie misst die
Stromstärke I = 3,9 A .
4.1
Zum Backen einer Waffel wird eine durchschnittliche Backzeit von 2 min. benötigt.
Berechnen Sie die elektrische Energie in kJ und kWh, die für das Backen von
20 Waffeln vom Stromnetz geliefert werden muss.
4.2
In den USA wird (unter anderem) eine Netzspannung von 120 V verwendet.
Welche Stromstärke muss dort fließen, damit ein Waffeleisen die gleiche elektrische
Leistung besitzt?
5.
Eine Batterie hat den Innenwiderstand R i = 1,6 W und die Quellenspannung
U0 = 24 V . Es wird nun ein Energiewandler mit R L = 28 W angeschlossen.
Wie groß ist der Spannungsabfall am Innenwiderstand und welchen Wert hat die
Betriebsspannung?
6.
Der Farbcode auf einem Kohleschichtwiderstand lautet:
violett – grün – rot – Silber.
Geben Sie den Wert des Widerstands an.
RP_A0010 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0010)
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