Elektrotechnik 1 für Inf u. MT Wiederholungsfragen Stand: 07.12.2004

Elektrotechnik 1 für Inf u. MT
Wiederholungsfragen
Stand: 07.12.2004
_____________________________________________________________________________________
1.1) Was bedeutet der Begriff „ionisiert“ ?
1.2) Jede gegebene Ladungsmenge Q setzt sich aus Elementarladungen zusammen.
Wieviele Elementarladungen enthält die Einheitsladung 1C ?
1.3) Was sagt der „Ladungserhaltungssatz“ aus ?
1.4) Das Coulombsche Gesetz beschreibt die Kraft zwischen zwei Punktladungen.
Von welchen Größen hängt danach die Kraft ab und wie ist sie von den Größen abhängig ?
1.5) Eine Metallkugel sei mit negativen Ladungen aufgeladen. Wo befinden sich die negativen Ladungen und wie sind sie verteilt im elektrostatischen Fall ?
1.6) Welche zwei wesentlichen Informationen enthält ein Feldlinienbild und wie muß es angelegt sein,
damit diese Informationen richtig dargestellt werden ?
1.7) Welche ( graphischen ) Merkmale hat ein homogenes Feldlinienbild
und welche hat ein inhomogenes ?
Welche Eigenschaften hat eine vektorielle Größe mit einem homogenen Feldlinienbild ?
1.8) Was bedeutet für das elektrostatische Feld die Eigenschaft „wirbelfrei“ ?
1.9) Welche Merkmale hat das elektrische Feld in der Umgebung einer einzelnen positiven Punktladung
( weitere Ladungen sehr weit entfernt ) ?
1.10) Die elektrische Feldstärke in einem Punkt hat den Zahlenwert der Kraft auf die Einheitsladung 1C,
wenn man die Einheitsladung an denselben Punkt setzen würde.
Erklären Sie diesen Zusammenhang !
1.11) Eine negative Punktladung befinde sich in einem elektrischen Feld.
Welche Richtung hat die Feldkraft in Bezug auf die Feldrichtung ?
Welche Gleichung gibt den Zusammenhang zwischen Kraft und Feldstärke an ?
1.12) Was bedeutet das Überlagerungsprinzip und wie wird es verwendet
a) bei der Bestimmung der Gesamtfeldstärke mehrerer elektrischer Ladungen,
b) bei der Bestimmung eines Zweigstromes in einem Netzwerk mit mehreren Quellen ?
1.13) Eine elektrische Ladung werde in einem elektrischen Feld verschoben.
Wie ändert sich die Feldenergie bei einer Verschiebung in Feldlinienrichtung
a) für eine positive, b) für eine negative Ladung ?
b) Wie ändert sich die Feldenergie bei einer Verschiebung genau senkrecht zu den Feldlinien ?
Elektrotechnik 1 für Inf u. MT
Wiederholungsfragen
Stand: 07.12.2004
_____________________________________________________________________________________
2.1)
positive
Punktladung
Gegeben : Plattenkondensator nach obiger Abbildung. Für die untere Platte sei das Bezugspotential
Φ0 = 0 festgelegt. Im Bereich zwischen den Platten befinde sich eine positive Punktladung, die durch
äußere maechanische und durch elektrische Feldkräfte verschoben werden kann.
a)
Die Ladung auf den Kondensatorplatten sei jeweils Qc = 2 µC. Wie groß ist die Spannung U zwischen den Platten, wenn die Platten den Abstand d = 2cm und die Flächengröße A = 900cm2 haben
und das Dielektrikum Luft ist ?
b)
Kennzeichnen Sie die Spannung U der oberen Platte gegenüber der unteren durch einen Zählpfeil.
c)
Tragen Sie die elektrische Feldkraft auf die Punktladung als Vektorpfeil ein.
Wie verhalten sich die elektrische Feldstärke E, die gespeicherte Energie We die Spannung U und
die potentielle Energie der Punktladung, wenn die Punktladung a) auf die obere Platte, b) auf die
untere Platte verschoben wird ?
d)
Zeichnen Sie zwei Äquipotentiallinien in den Bereich zwischen den Platten ein und kennzeichnen
Sie die Linien durch Potentialangaben Φ1 und Φ2.
Ordnen Sie die Potentialwerte der Bezugsebene, der oberen Platte und der beiden Äquipotentialebenen nach der Größe und geben Sie die Größenverhältnisse durch eine Ungleichungskette an.
e)
Welche Potentialdifferenz durchläuft die Punktladung, wenn sie genau senkrecht zu den elektrischen Feldlinien verschoben wird ?
f)
Welche Potentialdifferenz durchläuft die Punktladung, wenn sie
(1) von der unteren zur oberen Platte verschoben wird,
(2) von der oberen zur unteren Platte verschoben wird ?
Welche Rolle spielt der Verschiebeweg/die Verschiebungsrichtung für die durchlaufene Potentialdifferenz ?
Elektrotechnik 1 für Inf u. MT
Wiederholungsfragen
Stand: 07.12.2004
_____________________________________________________________________________________
3.1) Was bezeichnet der Begriff „Influenz“ ?
3.2) Wie groß ist die elektrische Feldstärke innerhalb eines metallischen Leiters ( Elektrostatik ) ?
3.3) Wie groß ist die elektrische Feldstärke innerhalb eines geschlossenen Gehäuses aus Metall, das sich
in einem äußeren elektrischen Feld befindet ( Elektrostatik ) ?
3.4) Wie groß ist die elektrische Feldstärke innerhalb eines geschlossenen Gehäuses aus Metall, das sich
in einem äußeren elektrischen Feld befindet und das mit einem Isolierstoff ausgefüllt ist
( Elektrostatik ) ?
3.5) In einem geschlossenen Gehäuse aus Metall befinde sich eine Batterie. Wie groß ist die elektrische
Feldstärke außerhalb des Gehäuses ( Elektrostatik ) ?
3.6) Für ein Leiterstück im elektrostatischen Feld gilt: die elektrischen Feldlinien stehen auf den Leiteroberflächen immer senkrecht. Wie ist dies zu erklären ?
3.7) Was ist ein elektrischer Dipol ?
3.8) Ein elektrischer Dipol befinde sich in einem elektrischen Feld. Welche Kräfte wirken auf den
Dipol? Stellen Sie die Kräfte in einer Skizze dar !
Welche Wirkungen können die elektrischen Feldkräfte haben, speziell: können sie den Dipol verschieben ?
3.9) Ein Isolierstoff in einem elektrischen Feld besitzt
auf seinen Oberflächen „Polarisationsladungen“.
Wo genau befinden sie sich und wie sind sie zu
erklären ? Zeigen Sie die Verhältnisse an einer
Platte aus Isoliermaterial, wenn die Oberflächen
senkrecht zum elektrischen Feld liegen, siehe Bild:
3.10) Wie wirkt sich die Polarisation in einem Isolierstoff auf das elektrische Feld im Innern des Isolierstoffes aus ?
3.11) Für einen Isolierstoffplatte gelte die Materialkonstante εr = 5. Die Platte befinde sich in einem
elektrischen Feld E senkrecht zu den Feldlinien ausgerichtet. Wie groß ist
a) das Verhältnis zwischen der elektrischen Feldstärke außerhalb und innerhalb der Platte,
b) das Verhältnis zwischen der elektrischen Feldstärke außerhalb der Platte und der Stärke des
Gegenfeldes aufgrund der Polarisation innerhalb der Platte ?
3.12) Wie verhalten sich die Polarisationsladungen in einem Isolierstoff, wenn das äußere elektrische
Feld wieder abgeschaltet wird ( von besonderen Ausnahmen abgesehen )?
3,13) Ist der Vorgang der Polarisation verlustfrei ?
Elektrotechnik 1 für Inf u. MT
Wiederholungsfragen
Stand: 07.12.2004
_____________________________________________________________________________________
7.1) Welche Fälle von magnetischen Kraftwirkungen kennen Sie ?
7.2) Welche wesentlichen Merkmale hat das Feldlinienbild der magnetischen Flußdichte B ?
7.3) Welche Quellen für den magnetischen Fluß kennen Sie ?
7.4) Warum werden die magnetischen Pole als Nord- und Südpol bezeichnet ?
7.5) Worin unterscheiden sich die magnetischen Eigenschaften von Eisen von den meisten anderen
Stoffen ?
7.6) Geben Sie die Magnetisierungskennlinie für ein Eisenmaterial an, das für die Informationsspeicherung geeignat ist !
7.7) Ein langer, gerader Leiter in Luft führe den Strom I = 3A. Der Strom erzeugt ein magnetisches Feld
mit kreisförmigen, konzentrischen Feldlinien um den Leiter. Wie groß ist
a) Die magnetische Felstärke im Abstand r = 5cm,
b) die magnetische Flußdichte ( = Induktion ) B im selben Abstand ?
c) Wie verhalten sich Feldstärke und Induktion für sehr große Abstände ( r → ∞ ) ?
7.8) Auf einen Eisenkern ist eine Spule gewickelt. Der Erregerstrom durch die Spule habe den zeitlichen
Verlauf
i(t) = I0·sin(ωt) .
Welchen Verlauf hat der magnetische Fluß Φm(t) durch den Eisenkern qualitativ
( ohne Zahlenwerte ) ?