Leistungskurs Physik 12/1

Leistungskurs Physik 12/1
29.10.2008
Aufgabensammlung zur Selbstinduktion und magnetischen Feldenergie
Aufgabe 128.1:
Welche durchschnittliche Selbstinduktionsspannung entsteht, wenn man den Strom I
= 100 mA, der eine Spule mit der Induktivität L = 630 H durchfließt, in der Zeit t =
0,001 s abschaltet ?
Aufgabe 128.2:
Eine zylindrische Spule hat den Radius r = 3 cm, die Länge l = 45 cm und n = 4000
Windungen. Die Induktivität der Spule ist zu berechnen.
Aufgabe 128.3:
Eine zylindrische Spule hat den Radius r =4 cm, die Länge l = 38 cm und wird von
einem Strom der Stärke I = 250 mA durchflossen. Wie viele Windungen muss die
Spule haben, damit das von ihr hervorgerufene Magnetfeld die Energie 2 10-3 Nm
enthält ?
Aufgabe 128.4:
Eine Spule wird über einen Schalter mit einer Spannungsquelle verbunden. Die
Spannung beträgt 50 V. Parallel zur Spule liegt eine Glimmlampe, deren
Zündspannung U = 80 V beträgt. Schließt man den Schalter, so fließt durch die Spule
der Strom I = 0,15 A. Wenn man den Schalter wieder öffnet, so leuchtet die
Glimmlampe kurz auf. Mit einem Oszillographen kann man ermitteln, dass der
Ausschaltvorgang etwa t = 0,1 ms dauert.
a) Welche Induktivität hat die Spule mindestens ?
b) Warum leuchtet die Spule beim Einschalten des Stromes nicht auf ?
Aufgabe 128.5:
Zwei gleiche, lange, zylindrische Spulen liegen koaxial so hintereinander, dass
zwischen ihren Stirnflächen ein sehr schmaler Spalt bleibt. Die Spulen haben je n =
4000 Windungen, sind je l = 0,4 m lang und haben beide den Durchmesser d = 3,5
cm. Sie werden gleichsinnig vom Strom I = 450 mA durchflossen.
Welche Kraft F üben die Spulen aufeinander aus ?
Anleitung: Man betrachtet zur Lösung die Energieänderung Wm, die das System der
Spulen erfährt, wenn man den Abstand zwischen den Spulenenden um die Strecke s
verändert. Wm ist gleich dem Produkt aus der gesuchten Kraft und der Strecke s.
Aufgabe 128.6:
a) Welche magnetische Energie hat das Magnetfeld einer Spule von 4,0 H bei I = 3,0
A ? Wie viel Energie wird frei, wenn die Stromstärke
 auf die Hälfte absinkt ?
 auf Null absinkt ?
b) Wie hoch kann mit dieser Energie ein 50 g –Stück höchstens gehoben werden ?
Aufgabe 128.7:
a) Wie groß ist die Eigeninduktivität einer 1,0 m langen, eisenfreien Spule, die 1000
Windungen und 50 cm2 Querschnitt aufweist ?
b) Mit welcher Energie lädt man einen Kondensator der Kapazität 0,1 mF mit dieser
Spule auf ? Welche Spannung bekommt er dabei ?
c) Wie groß ist im homogenen Spulenfeld die Energiedichte ?