RECHENÜBUNGEN zur BIOLOGISCHEN PHYSIK II SS 2004 1 01

RECHENÜBUNGEN zur BIOLOGISCHEN PHYSIK II
SS 2004
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01) RÖNTGENRÖHRE
Für eine medizinische Röntgenuntersuchung wird eine Röntgenröhre mit 85 kV Spannung
betrieben. Welche Energie kann ein Röntgenquant dabei maximal erreichen? Welche minimale
Wellenlänge hat daher die entstehende Strahlung? Wieviele Elektronen werden von der Kathode
pro Sekunde emittiert, wenn durch die Röhre ein Strom von 100 µA fließt. Welche Leistung nimmt
die Röhre auf?
02) COULOMBsche KRAFT
Angenommen, die in einer Autobatterie befindliche Menge von 1,6 l (Konzentration 43 Vol%,
Dichte = 1,26 kg/m³) an Schwefelsäure wäre vollständig dissoziiert und die Anionen befänden sich
am Mond, während die Kationen auf der Erde wären. Wie groß wäre die gesamte Anziehungskraft
zwischen allen Ladungsträgern? Dem Gewicht welcher Masse entspräche diese Kraft?
(Massenzahlen von H...1, S...32, O...16; Distanz Erde-Mond = 386000 km)
03) ENERGIESPARLAMPEN
Eine Energiesparlampe entnimmt aus dem Stromnetz eine Leistung von 11W, gibt aber soviel Licht
wie eine 60 W-Glühbirne. Die Lebensdauer einer solchen Energiesparlampe beträgt laut Herstellerangabe etwa 5000 h, während eine normale Glühbirne nur etwa 1200 h hält. Der Anschaffungspreis
einer Energiesparlampe beträgt allerdings auch im Sonderangebot etwa 2,90 Euro, während man
um denselben Preis ein Zehnerpack Glühbirnen erhält. Berechnen Sie für beide Alternativen die
Gesamtkosten für die Beleuchtung eines Stiegenhauses in einem mehrstöckigen Wohnhaus mit
insgesamt 50 Beleuchtungskörpern und je zwei Lampen (wobei bei einem Tausch immer gleich
beide gewechselt werden - aus Gründen der Sicherheit, weil es damit unwahrscheinlicher ist, dass
bis zur nächsten periodischen Kontrolle beide ausgefallen sind) für ein Jahr bei einer mittleren
täglichen Betriebszeit von 12 Stunden (Dämmerungsschalter).
04) BLITZLICHTLAMPE
Eine Blitzlichtlampe eines Photoapparates wird mit einer Spannung von 400 V gezündet.
Die Lampe soll einen 100 µs dauernden Blitz einer mittleren Leistung von 200 W abgeben.
Als Ladungsspeicher wird ein Plattenkondensator verwendet. Wie groß muss dessen Kapazität
sein?
Sein Plattenabstand betrage 0,1 mm und ist mit einem Dielektrikum mit εr = 30 ausgefüllt. Wie
groß muss dann die Plattenfläche sein? Wie lässt sich diese in einem „normalen“ Photoapparat
unterbringen?