Übungsaufgaben zu Wechselstromwiderständen

Übungsaufgaben zu Wechselstromwiderständen
1) Bei einer Gleichspannung von 12V wird in einer Drosselspule (Vorschaltgerät für Leuchtstofflampen) die Stromstärke 600mA gemessen. Legt man an die Spule die Netzspannung (220V; 50Hz), so misst man einen Strom von 1,5A. Berechnen Sie unter Berücksichtigung des ohmschen Widerstandes die Induktivität und den Phasenwinkel der Spule! 2) Gegeben ist eine R‐L‐C‐Reihenschaltung. Siehe Abbildung. Es handelt sich um eine Schaltung am Antenneneingang eines Fernsehers mit R=20; L=1,26µH; C=0,569pF. Die anliegende Spannung UAntenne ist 100µV a) Berechnen Sie für die Frequenz f=200MHz den Scheinwiderstand der Schaltung! {Erwartungswert: rund 186} b) Berechnen Sie für die Frequenz f=200MHz die Stromstärke in der Schaltung! c) Berechnen Sie für die Frequenz f=200MHz die Spannung UAusgang, die am Kondensator gemessen bzw. weiter verarbeitet werden kann! Der Scheinwiderstand Z der Schaltung wird genau dann minimal, wenn sich XL und XC gegenseitig aufheben. Die zugehörige Frequenz heißt „Eigenfrequenz des Schwingkreises“. Berechnen Sie die Eigenfrequenz fg für diese Schaltung! 3) Von einem kleinen Kondensator soll in einem Experiment die Kapazität bestimmt werden. a) Zeichnen Sie ein Schaltbild für den Versuchsaufbau. b) Geben Sie an, wie man mit Hilfe der Messgrößen auf die Kapazität schlussfolgern kann. c) Begründen Sie eine Möglichkeit, wie die Fehlerabweichung gering gehalten werden kann. 4) Von einer Spule soll in einem Experiment die Induktivität bestimmt werden. a) Durchdenken Sie eine Version, bei der sich L mit möglichst hoher Genauigkeit bestimmen lässt. b) Formulieren Sie stichpunktartig die Arbeitsabfolge. Welche (Zwischen‐) Rechnungen sind erforderlich? c) Zeichnen Sie wenigstens einen Schaltplan zum Versuch. Führen Sie den Versuch durch und werten Sie ihn aus. Z)
Wenn man für eine Reihenschaltung aus 20, 1,2H und 40µF den Scheinwiderstand Z in Abhängigkeit von der Frequenz f in ein Diagramm abträgt, dann ergibt sich das nebenstehende Bild. - Deuten Sie den Graphenverlauf! - Berechnen Sie die Frequenz für den minimalen elektrischen Widerstand. - Finden Sie eine Möglichkeit, genau diesen Graphen selbst zu erzeugen? Natürlich brauchen Sie ein Grafiktool, z.B. TI‐nspire oder Geogebra. - Können Sie vielleicht sogar den Phasenwinkel der Schaltung in Abhängigkeit von f darstellen?