3 - ibn.ch

1
1
3
ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK
ELEKTROTECHNIK
ELEKTRISCHES FELD
3
ELEKTROSTATIK
Repetitionsaufgaben
3. Auflage
7. Februar 2007
Bearbeitet durch:
Telefon
Niederberger Hans-Rudolf
dipl. Elektroingenieur FH/HTL/STV
dipl. Betriebsingenieur HTL/NDS
Vordergut 1
8772 Nidfurn
Telefax
E-Mail
 Copy
is
055 654 12 87
055 644 38 43
055 654 12 88
[email protected]
right
Die Autoren haftet nicht für irgendwelche mittelbaren oder unmittelbaren Schäden, die in
Zusammenhang mit dem in dieser Publikation Gedruckten zu bringen sind.
Die vorliegende Publikation ist nicht geschützt. Alle Rechte liegen beim Verwender. Kein
Teil dieser Publikation darf verborgen bleiben. Der Autor wünscht, dass alles reproduziert
wird. Vielen Dank für eine Rückmeldung, ihre Anregungen und Ergänzungen.
8. Juni 2017
www.ibn.ch
8. Juni 2017
Auflage
3
Seite 1
1
1
3
ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK
ELEKTROTECHNIK
ELEKTRISCHES FELD
REPETITIONSAUFGABEN
1
B
15
Begründen Sie Ihre Antwort!
8. Juni 2017
www.ibn.ch
8. Juni 2017
Auflage
3
Seite 2
1
1
3
ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK
ELEKTROTECHNIK
ELEKTRISCHES FELD
REPETITIONSAUFGABEN
2
B
15
Begründen Sie Ihre Antwort!
8. Juni 2017
www.ibn.ch
8. Juni 2017
Auflage
3
Seite 3
1
1
3
ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK
ELEKTROTECHNIK
ELEKTRISCHES FELD
REPETITIONSAUFGABEN
3
E
15
Begründen Sie Ihre Antwort!
8. Juni 2017
www.ibn.ch
8. Juni 2017
Auflage
3
Seite 4
1
1
3
4
15
ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK
ELEKTROTECHNIK
ELEKTRISCHES FELD
REPETITIONSAUFGABEN
Zwei Kondensatoren sind mit einem 40k Widerstand in Serie geschaltet. Die
Kondensatoren sind nach 0,6 Sekunden geladen.
Gesucht ist: CTot; U an C1; C1; C2
8. Juni 2017
www.ibn.ch
CTot  3F
U 1  40V
C1  6F
C2  6F
8. Juni 2017
Auflage
3
Seite 5
1
1
3
5
ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK
ELEKTROTECHNIK
ELEKTRISCHES FELD
REPETITIONSAUFGABEN
Die Kennlinie für einen nichtliniearen Widerstand kann angenähert nach der
Formel R  R0 (1  e U / U ) mit R0  50  bei U 0  10V dargestellt bzw.
berechnet werden. Zeichnen Sie die Kennlinie auf und bestimmen Sie den
Leitwert bei 35 V.
0
16
A3
8. Juni 2017
www.ibn.ch
R  12,42
G  0,080S
8. Juni 2017
Auflage
3
Seite 6
1
1
3
6
16
A4
ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK
ELEKTROTECHNIK
ELEKTRISCHES FELD
REPETITIONSAUFGABEN
Die Platten eines Oszilloskopes sind in einem Abstand von 2cm angebrach.
Die Auslenkkraft von 260x10-16 N mag gerade ein Elektron mit der
Elementarladung von 1,602x10-19 C halten. Welche Spannung Iiegt an?
8. Juni 2017
www.ibn.ch
U=3245,9V
8. Juni 2017
Auflage
3
Seite 7
1
1
3
7
ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK
ELEKTROTECHNIK
ELEKTRISCHES FELD
REPETITIONSAUFGABEN
Von welchen Faktoren ist die Kapazität eines Kondensators abhängig und wie
lautet die Formel zur Berechnung derselben?
17
Plattenfläche
Plattenabstand
El. Feldkonstante
Dielektrizitätszahl
C
0  r  A
d
[F]
8. Juni 2017
www.ibn.ch
8. Juni 2017
Auflage
3
Seite 8
1
1
3
8
15
ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK
ELEKTROTECHNIK
ELEKTRISCHES FELD
REPETITIONSAUFGABEN
Von was ist die Kapazität eines Kondensators abhängig (nur Formel). Wie
wird der Isolierstoff der dazwischen liegt bezeichnet? Wie beeinflusst diese
Isolation die Kapazität? Wie sagt man dieser Beeinflussung?
Machen Sie eine Skizze und begründen Sie die Antwort. Zu Ihrer Lösung
sollten Sie eine Beziehung aus einem Fachbuch angeben!
C
0  r  A
d
[F]
Dielektrikum
Die Kapazität wird
durch Materie im
elektrischenFfeld
erhöht.
Polarisation
8. Juni 2017
www.ibn.ch
8. Juni 2017
Auflage
3
Seite 9
1
1
3
9
15
A5
ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK
ELEKTROTECHNIK
ELEKTRISCHES FELD
REPETITIONSAUFGABEN
Berechnen Sie
a) die Gesamtkapazität
b) die fehlenden Einzelkapazitäten
c) die fehlenden Teilspannungen
C  1,5F
C1  10F
C3  2 ,5F
U 2  25V
U 3  60V
8. Juni 2017
www.ibn.ch
8. Juni 2017
Auflage
3
Seite 10
1
1
3
10
15
ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK
ELEKTROTECHNIK
ELEKTRISCHES FELD
REPETITIONSAUFGABEN
a) Wie hoch ist die Spannung B-D nach längerem Einschalten (DU=0,7V)?
b) Wie lange dauert es bis C ganz entladen ist, wenn er mit dem 40k
Widerstand entladen wird?
8. Juni 2017
www.ibn.ch
a)
U BC  11,3V
b)
Entladezeit 2s
8. Juni 2017
Auflage
3
Seite 11
1
1
3
11
16
ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK
ELEKTROTECHNIK
ELEKTRISCHES FELD
REPETITIONSAUFGABEN
Zeichnen Sie die Lade- und Entladekurven für Spannung und Strom der
gegebenen Schaltun. Die Werte der Berechnungen sind in einer Tabelle
darzustellen für t  x   wobei x  12
; ;3;4;5 ist. Welcher generelle
Unterschied kann man aus der Tabelle herauslesen.
Die Entladung dauert
halb so lange
20k
1
U=
10V
0
R=
0
i
Bild 4.1
8. Juni 2017
www.ibn.ch
R=
10k
2
2
C= 200F
1 Laden
2 Entladen
1
2
8. Juni 2017
Auflage
3
Seite 12
1
1
3
12
ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK
ELEKTROTECHNIK
ELEKTRISCHES FELD
REPETITIONSAUFGABEN
Wie gross ist die Gesamtkapazität der nachfolgenden Schaltung?
CT  23,94 F
17
10F
C1
6F
C2
5F
C4
7F
C5
10F
C6
4F
C3
Bild 2.1
8. Juni 2017
www.ibn.ch
8. Juni 2017
Auflage
3
Seite 13
1
1
3
13
ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK
ELEKTROTECHNIK
ELEKTRISCHES FELD
REPETITIONSAUFGABEN
Gegeben ist nachfolgenden Schaltung?
17
U1  36,36V
Zeitlicher Ablauf der Schaltung
S1
S2
+
U1
C1
C3
U2
U
C2
U2
-
Bild 3.3
U 2  109,08V
U 3  54,54V
Zeitpunkt I
S1 offen, S2 offen, alle idealen
Kondensatoren vollständig entladen.
Zeitpunkt II
S1 geschlossen, S2 offen, C1 und C2
vollständig geladen.
Zeitpunkt III
S1 offen, S2 offen.
Zeitpunkt IV
S1 offen, S2 geschlossen,
Umladevorgang abgeschlossen.
U=200V, C1=1,5F, C2=0,5F
C3=1,0F
Bestimmen Sie U1, U2 und U3,im Zeitpunkt 4.
8. Juni 2017
www.ibn.ch
8. Juni 2017
Auflage
3
Seite 14
1
1
3
Berechnen Sie die Kapazität der skizzierten Plattenanordnung.
17
C  78,3 pF
 100
Bild 4.2
r= 6
 50
14
ELEKTROTECHNIK UND ELEKTRONIK
ELEKTROTECHNIK
ELEKTRISCHES FELD
REPETITIONSAUFGABEN
4
8. Juni 2017
www.ibn.ch
8. Juni 2017
Auflage
3