WS 2007/08

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Fachhochschule
Braunschweig/Wolfenbüttel
Fachbereich Elektrotechnik
Klausur
Gleichstrom-Netzwerke
Wintersemester 2007/08
Prof. Dr.-Ing. T. Harriehausen
14.1.2008
Bearbeitungs- Anzahl der abgegebenen
zeit:
Blätter: ____________
90 Minuten
Name: ___________________________
Vorname: ________________________
+ 1 Aufgabenblatt
Matrikel-Nr.: __________________
Erlaubte Hilfsmittel: Schreib- und Zeichenzeug, ausgegebene Formelsammlung, Taschenrechner.
Alle Antworten sind zu begründen! Lösungswege müssen nachvollziehbar sein!
Bitte kennzeichnen Sie jedes Blatt mit Ihrem Namen. Lassen Sie bitte links und rechts je ca. 3 cm Rand.
Bitte benutzen Sie möglichst keine roten Stifte.
Aufgabe
Punkte
erreicht
KF
ca. 70
1
ca. 40
Punkteverteilung
2
Σ
ca. 50
120 + 40
Note:
Teil I: Kurzfragen (KF)
KF 1:
KF 2:
KF 3:
KF 4:
KF 5:
KF 6:
KF 7:
KF 8:
KF 9:
Ist die Aussage „Widerstände begrenzen den Strom“ allgemeingültig?
Ist der Maschensatz allgemeingültig?
Welche elementaren Zweipole der Gleichstromtechnik können elt. Energie aufnehmen?
Nennen Sie für den praktischen Einsatz wichtige Kenngrößen realer Widerstände.
Sie sehen auf einem bedrahteten Widerstand umlaufende Ringe in der Farben silber
gelb weiß orange. Was bedeuten diese Farbringe?
Welche Abmessungen und welchen Widerstandswert hat ein SMD-Widerstand der
Bauform 1206 mit dem Aufdruck „471“?
Ein Widerstand der En Normreihe hat den Wert x Ω. Wie groß ist der nächst
höhere Widerstandswert dieser Normreihe?
Skizzieren Sie a) die Kennlinie R = f (ϑ ) und b) die Kennlinie U = g ( I ) eines
selbsterwärmten Heißleiters im stationären Betrieb.
Gegeben ist die in Bild 1 I/mA167
Bild 1
dargestellte Kennlinie I(U)
133
Kenneines Widerstandes.
100
linie
Bestimmen Sie den Wert
67
I(U)
des statischen Leitwertes
eines
Gstat und des differenziel33
Widerlen Leitwertes Gdiff im
0
standes
markierten Arbeitspunkt.
0
KF 10: Gegeben ist die in Bild 2 dargestellte
Schaltung. Die Werte aller Widerstände sowie UAB seien bekannt.
Berechnen Sie die Spannung UDC als
Funktion der gegebenen Größen.
Symbolische Schreibweise reicht
aus!
1
2
3
4
6
R1
A
UAB
B
5
R2
7
R4
R3
R5
8
9
10
U/V
C
R6
UDC
D
Bild 2
Widerstandsnetzwerk
zu KF 10
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KF 11: Gegeben ist eine lineare Stromquelle mit den Parametern Iq und Gi an einem einstellbaren
Lastwiderstand RLast.
a) Leiten Sie den Wirkungsgrad der Schaltung als Funktion des Parameters Gi ⋅ RLast her.
b) Wie groß ist RLast zu wählen, damit die in ihm umgesetzte Leistung maximal wird?
c) Wie groß ist RLast zu wählen, damit der Wirkungsgrad der Schaltung maximal wird?
Teil II: (Aufgaben)
Bitte beginnen Sie jede Aufgabe aus Teil II auf einem neuen Blatt!
Aufgabe 1: Leistungsberechnung
Gegeben ist die in Bild 3 dargestellte Schaltung
mit folgenden Zahlenwerten:
I q1 = 1A ; R2 = 5 Ω ; U q3 = 2,5V ; G4 = 0,1 S .
Iq1
Die Kennlinie des Widerstandes R5 ist in Bild 1
dargestellt.
I2
Uq3
R2
I5
R5
G4
a) Berechnen Sie die Ströme I2 und I5 in allgeBild 3 Netzwerk zu Aufgabe 1
meiner Form als Funktion der Schaltungsparameter.
b) Berechnen Sie die in allen Zweipolen der Schaltung umgesetzten Leistungen in allgemeiner
Form als Funktion der Schaltungsparameter und der in Bild 3 eingezeichneten Zählpfeilgrößen.
c) Stellen Sie mit den unter b) berechneten Leistungen eine nachvollziehbare Leistungsbilanz
für die Schaltung in allgemeiner Form auf.
d) Berechnen Sie die Ströme I2 und I5 als Zahlenwert.
Aufgabe 2: Vereinfachte Netzwerkanalyse-Verfahren
Gegeben ist die in Bild 4 dargestellte Schaltung.
Die Parameter der enthaltenen Zweipole seien bekannt.
a) Wie viele Knoten k, Zweige z und linear unabhängige
Maschen m enthält die Schaltung in Bild 4?
Gesucht sind die unbekannten Zweigströme und die
Spannungen über idealen Stromquellen.
b) Wie viele Gleichungen sind prinzipiell erforderlich,
um alle unbekannten Größen zu berechnen?
c) Zeichnen Sie den Graphen des Netzwerks in Bild 4.
Stellen Sie alle zur Berechnung der unbekannten Größen
erforderlichen Gleichungen auf unter Verwendung der
d) Maschenstromanalyse
e) Knotenpotenzialanalyse.
f) Vergleichen Sie die Komplexität der Verfahren
nach d) und e) bei Minimierung des zu lösenden
Gleichungssystems.
R1
I1
Uq3
I4
R2
R4
I9
I5
I6
Iq7
R5
R6
R8
Uq9
Bild 4 Netzwerk zu Aufgabe 2
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