Übungsaufgaben Physik - Elektrotechnik

Übungsaufgaben Physik - Elektrotechnik
Fachbereich Produktionstechnik
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Eine positive Probeladung wird auf eine Metallkugel gebracht. Wird die Masse der Kugel größer, kleiner
oder bleibt sie gleich?
Wie ist der elektrische Widerstand definiert? Drücken Sie die Einheit des elektrischen Widerstandes
durch Grundeinheiten aus! Geben Sie zwei Meßmethoden des elektrischen Widerstandes an (Skizzen )!
Ein Gerät mit dem Widerstand 50Ω ist mit einem Schiebewiderstand 100Ω in Reihe an die Spannung
220V angeschlossen. Zwischen welchen Grenzen lassen sich die am Gerät liegende Spannung und der
durch das Gerät fließende Strom regeln ?
An einer 3V Batterie mit dem Innenwiderstand Ri = 0,2Ω liegen 3 parallele Widerstände mit je 1,5Ω an.
Welche Spannung liegt an den drei Widerständen an ?
Beim Betätigen des Anlassers sinkt die Spannung der Autobatterie von 12V auf 10V ab, was man an
den Scheinwerfern erkennt. Die hierbei entnommene Stromstärke beträgt 150A. Berechne den
Innenwiderstand einer Akkuzelle. Warum sind die Leitungen von der Batterie zum Anlasser so dick ?
Ein elektrischer Widerstand der Größenordnung von einigen Megaohm soll mit Hilfe eines Voltmeters
und eines Amperemeters bestimmt werden. Der Innenwiderstand des Voltmeters ist RiV=5MΩ; der
Innenwiderstand des Amperemeters ist in dem verwendeten Meßbereich RiA=100Ω. Welche Anordnung
muß man verwenden und wie errechnet man den Widerstand Rx aus den an den beiden Instrumenten
abgelesenen Werten U und I ?
In einer Schaltung mit dem Widerstand der Größenordnung 10kΩ soll dieser mittels eines Volt- und
eines Amperemeters genauer bestimmt werden. RiV=1MΩ; RiA=200Ω. Welche Anordnungen sind
möglich? Bei welcher ist der entstehende Fehler geringer ? Begründung.
Ein Meßwerk hat einen Eigenwiderstand von 100Ω und zeigt bei 0,001A Vollausschlag an. Berechne
seinen Spannungsmeßbereich ! Wie erweitert man ihn auf 100V ?
Der Meßbereich eines Amperemeters und der eines Voltmeters sollen n-fach erweitert werden. Wie
erreicht man das ?
Erklären Sie die Widerstandsmessung mit Hilfe der W HEATSTONE'schen Meßbrücke! Welche Vorteile
hat diese Meßmethode gegenüber der direkten Messung aus dem OHM'schen Gesetz ?
Drei Widerstände von 5, 10, 20 Ω sind parallelgeschaltet. Wie groß ist die Gesamtstromstärke, wenn
man 10V anlegt (2 Lösungswege) ? Wie würde sich ein Strom von 2A auf diese 3 Widerstände aufteilen
? Wie verhalten sich die 3 Wärmeleistungen in den 3 Widerständen ?
Im Schmalfilmprojektor sind eine Glühlampe für 75V (250W) und ein Motor (100W) für gleiche
Spannung parallelgeschaltet. Wie groß ist die Gesamtstromstärke, wie groß muß der gemeinsame
Widerstand sein, wenn die Netzspannung 220V beträgt ? Vergleiche die in ihm umgesetzte
Wärmeleistung mit derjenigen der Lampe ! Was geschieht, wenn die Lampe durchbrennt ?
Eine Glühlampe (12V, 36W) soll aus der 220V-Leitung gespeist werden. Berechne den notwendigen
Vorwiderstand ! Vergleiche die in ihm umgesetzte Leistung mit der der Lampe !
Ein E-Werk erzeugt 250V und ist durch eine 2km lange, 3mm dicke Doppelleitung aus Kupfer mit einem
Verbraucher verbunden. Welche Klemmenspannung hat dieser bei 5A ? Welche Leistung erzeugt dann
das Werk ? Welche entnimmt der Verbraucher ? - Welche Stromstärke steht dem Verbraucher
höchstens zur Verfügung ?
Für welchen Widerstand R ist die an R abgegebene Leistung maximal ?
Physik - Übungsaufgaben * Seite 1
16. Ein Elektronenstrahl der Energie 1keV wird mit 30° ins Feld eines Plattenkondensators eingeschosssen
(x=0, y=0). Wie hoch muß die Kondensatorspannung sein, damit die Elektronen gerade die Mitte zwischen den Platten erreichen?
17. Erklären Sie den Hall-Effekt ! Wozu wird er verwendet?
18. Ein Einphasenwechselstrommotor trägt auf seinem Leistungsschild die folgenden Angaben: 220V; 12A;
cosϕ=0,75,η=0,85.
a) Wie groß ist die Scheinleistung und die Wirkleistung des Motors?
b) Wie groß ist die abgegebene mechanische Leistung?
c) Wie groß ist die vom Motor abzuführende Wärmeleistung?
d) Wie groß ist der ohmsche Widerstand des Motors?
e) Wie groß ist die Induktivität des Motors?
19. Ein Fernsehempfänger hat in seinem Eingangsteil eine Spule und einen veränderlichen Kondensator,
die an die Antenne angeschlossen sind. Die von der Antenne aufgenommen Spannung ist Uo=50µV.
a) In Welchem Bereich muß die Kapazität C des Kondensators veränderlich sein, um mit dem Empfänger Sender mit Frequenzen zwischen 120MHz und 180MHz empfangen zu können?
b) Welche Werte haben Stromstärke und Spannung am Kondensator C=0,977pF im Resonanzfall? Wie
groß ist die Resonanzfrequenz?
c) Um welchen Faktor ist das Signal eines Senders unterdrückt, dessen Frequenz um 10MHz höher
liegt? (bezogen auf Aufgabe b!)
20. Ein Fernsehempfänger hat in seinem Eingangsteil eine Spule und einen veränderlichen Kondensator,
die an einer Antenne angeschlossen sind. Die von der Antenne aufgenommene Spannung ist
Uo=100µV,
a) In welchem Bereich muß die Kapazität des Kondensators veränderlich sein, um mit dem Empfänger
Sender mit Frequenzen zwischen140 MHz und 200MHz empfangen zu können.
b) Welche Werte haben Stromstärke und Spannung am Kondensator C=0,612pF im Resonanzfall. Wie
groß ist die Resonanzfrequenz?
c) Um welchen Faktor ist das Signal eines Senders unterdrückt, dessen Frequenz um 10MHz höher liegt
(bezogen auf die Resonanzfrequenz in Aufg. b)
21. a) Innerhalb welcher Grenzen müßte der Kondensator in untenstehender Anordnung veränderlich sein,
damit die Frequenzen 140MHz bis 180MHz empfangen werden können?
a) Wie groß sind Spannung am Kondensator und Stromstärke bei C=0,812pF.
b) Um welchen Faktor wäre das Signal bei einer Frequenz unterdrückt, die um 10MHz über dieser Eigenfrequenz liegt?
22. Eine 100W Glühlampe mit rein ohmschem Widerstand ist für die Spannung 110V vorgesehen und soll
mit der Netzspannung 220V bei 50Hz betrieben werden.
a) Welcher Kondensator mit der Kapazität C ist in Reihe zu schalten?
b) Wie groß ist die Wirkleistung und die Scheinleistung in dem Schaltkreis?
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