Übung Nr. 4 zur Vorlesung Physik II

Übung Nr. 4 zur Vorlesung Physik II
Prof. Dr. Peter Lemmens
M.Sc. Fatih Cetin, Dipl. Phys. Dirk Wulferding
Nachname:
Matrikel-Nr:
Vorname:
Studienfach:
Ο Physik Bachelor Ο 2 Fach Bachelor
Ο andere:
1. Transportmodell für Silber
Unter der Annahme, dass in einem Silberdraht der Länge l = 1 m und der Querschnittsfläche
A = 1 mm² ein Leitungselektron pro Atom vorliegt, berechnen Sie bitte folgende Parameter,
wenn an den Enden eine Spannung von U = 1 V angelegt wird.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
der elektrische Widerstand R des Drahtes
die elektrische Feldstärke E im Leiter
der elektrische Strom I im Leiter
Wie groß ist die Beweglichkeit µ der Elektronen?
Wie groß ist die Driftgeschwindigkeit vD der Elektronen?
Wie groß ist die mittlere Zeit t zwischen den Stößen?
Hinweis: Für q setzen wir die Ladung eines Elektrons ein. Die Dichte ρ beträgt 10.5 g/cm³
und Silber hat eine molare Masse von M = 107.9 g/Mol sowie einen spezifischen Widerstand
von ρel = 1.6 * 108 Ωm.
2. Widerstand eines Leiters
Ein stromführendes rotationssymmetrisches Bauteil mit konstantem spezifischen Widerstand
ändert seinen Querschnitt kontinuierlich mit der Länge. Der Radius nimmt dabei mit der
Länge l linear von r = a auf r = b zu. Bestimmen Sie den Widerstand des Bauelements entlang
der rotationssymmetrischen Achse.
3. Innenwiderstand
Zwei Batterien mit den Spannungen U1 = 110 V und U2 = 100 V sowie mit den
Innenwiderständen R1 = 100 Ω und R2 = 200 Ω werden parallel geschaltet.
a) Wie groß sind im Leerlauf die Stromstärken I1 und I2 an den Widerständen sowie die
Klemmspannung UK?
b) Berechnen Sie für den Belastungsfall die Einzelströme I1 und I2 sowie die
Klemmspannung UK, wenn ein Strom von I = 200 mA durch den Außenwiderstand
fließt.