Rechent 1. Ein Beo Freq c) W wird 2. Bere Scha Wid zwis die v Leist

Rechentteil: Physik IB Prüfung,, 15.01.20114 (Maximal 12 Punkte
e) 1. Ein hupendes Auto näh
hert sich eeiner Schall reflektierrenden Waand. Ein ruhender Beobachter hin
nter dem Au
uto hört einnen Schall d
der Frequen
nz 745 Hz u nd einen Scchall der Freq
quenz 863 H
Hz. a) Wie sschnell fährrt das Auto?? b) Welche
e Frequenz hat die Autohupe? c) W
Welche Freq
quenz hört der Autofaahrer von der d Welle, die von deer Wand re
eflektiert wird
d? (4 Punktee) 2. Bereechnen Sie S
für die d
nebe nstehende Schaaltung: a) den durch jeden O
Ohm’schen Wid
derstand flieeßenden Strom, b) die Spannung zwisschen den beiden b
Pun
nkten a undd b, und c) die vvon jeder d
der beiden B
Batterien abbgegebene Leisttung. (4 Pun
nkte) geform
gescchlossenen, quaadratisch mte 3. Einee Kupferdrahtsch
hleife wird
d mit eiiner Seite mit ein
ner Geschwindigkeeit von v = 5 m/se c senkrech
ht durch ein e
hom
mogenes Maagnetfeld der Größe B
B = 0.8 Teslaa bewegt. D
Die Drah
htschleife habe h
eine Seitenlängee von 30 cm c und einen Drah
htdurchmessser von d d = 1mm bei einem spezifischen Wid
derstand vo
on ρ = 1.7∙1
10‐8Ωm. Daas Magnetfeld wirke auf a
eineer Länge vo
on 20 cm auf das im
m Feld sich
h bewegende Drah
htstück ein
n (siehe Skizze). a) Beerechnen Siie den in der d
Schlleife im geschlossenen Stromkreiss fließenden
n elektrischen Stro
om. b) Bereechnen Sie die Kraftwi rkung des Magnetfeld
des auf diesen Stro
om, d.h. mitt welcher Krraft muss m
man den Leitter bew
wegen? c) Überprüfen Sie denn Energieerrhaltungssatz, indeem Sie die in der Leitterschleife verbrauchtte elektrische Verllustleistungg vergleiche
en mit der mechanischen Leistun
ng, welcche für die Verschiebu
ung des Draahtes erforrderlich ist. (4 Punkte) Theoretischer Teil: Physik IB Prüfung, 15.01.2014 (2 Fragen nach Wahl beantworten, maximal 8 Punkte) 1. Wie lautet das Gauss’sche Gesetz für das elektrische Feld? Berechnen Sie explizit das elektrische Feld einer nichtleitenden, negativ geladenen Vollkugel mit konstanter Ladungsdichte unter Anwendung des Gaus´schen Gesetzes innerhalb und außerhalb der Kugel und skizzieren Sie E(r). (4 Punkte) 2. Ein unendlich langer isolierter Draht liegt auf der x‐Achse eines Koordinatensystems und wird in positiver x‐Richtung von einem Strom I durchflossen. Ein zweiter ebensolcher Draht liegt auf der y‐Achse, der Strom I durchfließt ihn in positiver y‐Richtung. An welchem Punkt (bzw. an welchen Punkten) in der x‐y Ebene ist das resultierende Magnetfeld Null? (Hinweis: der Betrag des Magnetfeldes eines stromdurchflossenen Drahtes ist gegeben durch B = μ 0 I /(2πR) , wobei R der Abstand zur Drahtachse ist). (4 Punkte) 3. Erklären Sie den Mechanismus der Selbstinduktion in Worten. Leiten Sie die Selbstinduktivität einer Spule explizit her (das Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule ist gegeben durch B = μ 0 IN / l ). (4 Punkte)