12. Übung - physik.fh

12. Physikübung WS 2014/2015
1. Aufgabe
Bestimmen Sie die Ströme, die durch die Widerstände des Schaltkreises fließen.
Die Spannungen der Spannungquellen sind: U1 = 6, 0 V, U2 = 10, 0 V. Die drei
Widerstände haben die Werte: R1 = 8, 0 Ω, R2 = 4, 0 Ω, R3 = 7, 0 Ω.
2. Aufgabe
Mit einer guten Autobatterie soll bei einer schwachen Autobatterie Starthilfe geleistet werden. Die starke Batterie hat eine Quellspannung (= Leerlaufspannung)
von UQ1 = 12 V, die schwache Batterie eine Quellspannung von UQ2 = 11 V. Die
Innenwiderstände der beiden Batterien betragen Ri1 = Ri2 = 0, 01 Ω. Das Starthilfekabel besteht aus Kupfer (ρCu = 1, 7 · 10−8 Ω·m), ist 2 m lang und hat einen
Durchmesser von 0,5 cm.
a) Berechnen Sie den Widerstand der beiden Kabel.
b) Wie sieht das Schaltbild aus, wenn die starke Batterie die schwache Batterie
aufladen soll?
c) Wie groß ist die Stromstärke des Ladestroms?
d) Wie groß würde die Stromstärke sein, wenn die Batterien falsch verbunden
werden?
3. Aufgabe
Ein Prozessor (CPU) nimmt bei einer Spannung von U = 1, 6 V einen Strom von
I = 30 A auf (Abb.1). Die Leiterbahnen über die der Prozessor versorgt wird haben
eine Länge von L = 10 cm, eine Breite von w = 10 mm, eine Dicke von δ = 30 µm
und bestehen aus Kupfer mit einem spezifischer Widerstand: ρCu = 1, 7 · 10−8 Ω·m.
a) Bestimmen Sie den Widerstand einer Leiterbahn RB .
Abbildung 1: Schematisches Schaltbild eines Prozessors.
b) Berechnen Sie U der Spannungsquelle, damit der Prozessor mit 1, 6 V versorgt
wird.
c) Berechnen Sie die Leistung, die in den Leiterbahnen verloren geht.
d) Berechnen Sie die vom Prozessor aufgenommene Leistung.
4. Aufgabe
Die Kappazität des in der Abbildung dargestellten Schaltkreises ist C = 0, 3 µF,
der Gesamtwiderstand 20 kΩ und die Quellspannung der Batterie 12 V. Bestimmen
Sie
a) die Zeitkonstante,
b) die maximale Ladung, die der Kondensator aufnehmen kann,
c) die erforderliche Zeit, um 99% dieses Wertes zu erreichen,
d) den Strom I für die Hälfte des Maximalwertes der Ladung
e) den maximalen Strom und
f ) die Ladung Q, wenn der Strom den 0,2 fachen Wert seines Maximums hat.
D. Samm
12. Physikübung, WS 2014/2015
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