Vorlesung Experimentalphysik 2

Vorlesung Experimentalphysik 2. Studienjahr, vorlesungsfreie Zeit Februar-April 2004
Experimentalphysik-Übungen
Ausgabe: 6. 2. 04 zur Vorlesung – Rückgabe: 6. 4. 04 zur Vorlesung
A:
Aus einem Drehspulgalvanometer mit dem Endausschlag U = 100mV bei I = 50µA
soll ein Vielfachmesser mit den Messbereichen
Un = 2,5V ,10V, 25V, 100V und 250V für die Spannungen und
In = 10mA, 25mA 100mA und 250mA für den Strom aufgebaut werden. Entwerfen Sie für die
Spannungsmessungen bzw. die Strommessungen eine geeignete Schaltung und geben Sie die
Größe der zu verwendenden Widerstände an.
(11 Punkte )
B:
Ein rechteckiger Drahtrahmen mit den Seitenlängen a und b bewegt sich mit der
Geschwindigkeit v von einem mit dem Strom I durchflossenen unendlich langen Draht weg,
wobei der Draht in der Ebene des Rahmens liegt. Wie groß ist die im Rahmen induzierte
Spannung und in welche Richtung fließt der induzierte Strom?
( 6 Punkte )
C:
Ein Mittelwellenempfänger soll Wellenlängen im Bereich von 186,9m bis 571,4m
empfangen. Zur Abstimmung dient ein Drehkondensator mit einer maximalen Kapazität von
500pF. Wie groß muss die Selbstinduktivität des Schwingkreises sein und welche Kapazität
darf der Kondensator nicht unterschreiten?
( 5 Punkte)
D:
Ein Drahtbügel (Rechteck: Breite b =20cm, Höhe h = 10cm) sei in einem senkrecht
zur Erdoberfläche gerichtetem homogenen Magnetfeld ( B= 0,1T) so gelagert, dass ei sich um
eine Achse parallel zu seiner Breite reibungsfrei drehen kann. Der Draht hat pro cm eine
Masse von 0,089 Gramm. Welcher Strom muss durch den Drahtbügel fließen, damit er einen
Auslenkwinkel von 45° aus der Ruhelage erreicht?
( 8 Punkte)
E:
Der Leistungsfaktor eines 15 kW-Motors, der an eine Wechselspannung von 125V
und 50Hz angeschlossen ist, wird mit 0,65 angegeben. Durch Parallelschalten eines
Kondensators erhöht sich der Leistungsfaktor auf 0,85. Welche Kapazität wurde verwendet?
( 6 Punkte)
F:
Auf der einen Seite einer planparallelen Glasplatte befinde sich Luft, auf der anderen
Wasser. Unter welchem Winkel muss ein Lichtstrahl aus der Luft auf die Glasplatte fallen,
damit an der Grenze Glas-Wasser Totalreflexion erfolgt?
nWasser = 4/3, n Glas = 3/2
( 6 Punkte )
G:
Ein Halbzylinder aus Glas ( nGlas = √2 ) (Schnitt längs der Symmetrieachse senkrecht
zu der kreisförmigen Deck- bzw. Grundfläche) wird von Lichtstrahlen unter einem Winkel
von 45° zur Schnittfläche getroffen. Die Lichtstrahlen verlaufen senkrecht zur Zylinderachse.
Aus welchem Teil der Zylindermantelfläche tritt das Licht wieder aus (Winkelangabe) ?
(10 Punkte)
H:
Bei einem Prüfverfahren beim Linsenschleifen wird die zu prüfende Konkavlinse auf
eine sphärische Vergleichsfläche (Plankonvexlinse mit einem Radius von 25cm gelegt. Da
die Krümmungsradien nicht vollständig übereinstimmen, treten Newtonsche Ringe auf. Bei
grünem Licht (λ = 550nm) hat der erste dunkle Newtonsche Ring einen Radius von 12cm.
Wie groß ist der Krümmungsradius der Konkavlinse?
( 8 Punkte)