1. Physikschulaufgabe - Lösungen - mathe-physik

Realschule
1. Physikschulaufgabe
Klasse 10 I
- Lösungen Thema: Elektrizitätslehre I
1.
a) I - U - Kennlinie
Es handelt sich um einen ohmschen
Widerstand, weil die Stromstärke I
proportional zur Spannung U ist.
U ~ I bzw. U konstant
I
Die Kennlinie ist eine Ursprungsgerade.
b) Widerstand des Drahtes:
1,0 V
R U
I 0,12 A
R
8,3
c) Ein doppelt so großer Widerstand
hat das Verhältnis
1,0 V
R U
16,7 . Die Steigung seiner Kennlinie ist nur halb so groß.
I 0,06 A
2.
Geg.: Drahtlänge
12 m ; Widerstand R
8
;
spezifischer elektr. Widerstand von Messing
Ms
0,08
mm2
m
Ges.: Durchmesser des Drahts
Lös.: Bestimmung der Draht-Querschnittsfläche:
R
Ms
A
A
Ms
A
0,08
A
0,12 mm2
R
mm2 12 m
m
8
Aus der Querschnittsfläche wird der Drahtdurchmesser berechnet:
A
d2
4
d2
d
d
RP_L0005
4 A
4 A
4 0,12 mm2
0,39...mm
0,4 mm
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- Lösungen 3.
Geg.: Spannung U 230 V ; Leistung P1
Ges.: Widerstand der Energiewandler
U
und P
I
Lös.: Aus R
R
R1
R1
U I
I
60 W ; P2
100 W
P
erhält man
U
U2
P
U
P
U
2
230 V
60 W
2302 V 2
60 VA
R2
882
R2
230 V
2
100 W
2302 V 2
100 VA
529
Der elektr. Widerstand des 60 W – Energiewandlers ist größer.
4.
Geg.: Abstand a
45 km ; Stromstärke I 82 A ; Durchmesser d 7,5 mm ;
spezifischer elektr. Widerstand von Aluminium
Al
0,027
mm2
m
Ges.: Spannungsabfall UL in der Leitung
Lös.: Gesamtlänge des Stromkabels:
Querschnitt des Kabels: A
d2
4
2 a
2 45 km
(7,5 mm) 2
4
Elektr. Widerstand des Stromkabels:
mm2 90 103 m
R
0,027
A
m
44,2 mm 2
90 km
44,2 mm2
55
Spannungsabfall im Stromkabel:
5.
UL
R I
55
UL
4,5 kV
82 A
4510 V
Widerstände werden verwendet
Zur Herabsetzung oder Begrenzung der Stromstärke,
Als Spannungsteiler (siehe Skizze)
RP_L0005
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- Lösungen 6.
Die drei gebräuchlichsten Schaltsymbole (nach DIN EN 60617) sind:
Auf einem spulenförmig gewickelten Drahtkörper gleitet ein Schleifkontakt. Der
(variable) Widerstand ergibt sich aus der Position des Schleifkontakts; je mehr
Wicklungen überstrichen wurden, desto größer ist der Widerstand.
Zusatzinfo:
Der Widerstandsdraht hat eine umhüllende Isolierung und ist z.B. auf einen Keramikkörper einlagig
gewickelt. Dort wo der Schleifkontakt die Wicklung berührt, also entlang der Schleifspur, ist die
Isolierung des Drahtes abgeschliffen um den elektrischen Kontakt zu gewährleisten.
7.
Farbcodierung bei Widerständen
a) 3,6 k
b) 523 M
RP_L0005
5% : orange – blau – rot – Gold
1% : grün – rot – orange – blau – braun
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- Lösungen 8.
Geg.: Strom durch das Messwerk IM
200 mA ,
Innenwiderstand des Messwerks R M
Nebenwiderstand R N
0,28
,
0,050
Ges.: Neuer Messbereich INeu
Lös.: Für den Strom durch den Nebenwiderstand gilt:
IN
RM
IM
RN
RM
IN
IM
IN
1120 mA
RN
200 mA
0,28
0,050
Der neue Messbereich ist somit:
RP_L0005
INeu
I N IM
1120 mA 200 mA
INeu
1320 mA
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