ELEKTROTECHNIK AUFGABEN 3. Ohmsches Gesetz

Aufgaben
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ELEKTROTECHNIK AUFGABEN
3. Ohmsches Gesetz
Aufgabe 3.1
Ein wiederaufladbarer Nickel-Cadmium-Kleinakkumulator hat eine Kapazität von 0,11 Ah.
Die Nennspannung beträgt 8,4 V. Er wird mit einem Dauerstrom von 11 mA aufgeladen.
a) Wie groß ist die theoretische Aufladezeit?
b) Welche Ladungsmenge in C hat der Akkumulator gespeichert, wenn er voll aufgeladen
ist?
c) Wie lange könnte der Akkumulator einen Entladestrom von 10 mA liefern, wenn er sich
dabei um 10 % seiner Kapazität entlädt?
d) Wie viel elektrische Arbeit in Ws könnte ein voll aufgeladener Akkumulator verrichten,
wenn er seine gesamte gespeicherte Energie abgeben würde?
Aufgabe 3.2
Drei Nickel-Cadmium-Kleinakkus mit der Nennspannung von 1,25 V je Zelle sind
hintereinander geschaltet. In der Schaltung sollen Potentiale und Spannungen gemessen
werden.
a) Wie groß sind die gemessenen Potentiale ϕA, ϕB, ϕC und ϕD ? (siehe Bild)
b) Wie groß wären die Potentiale ϕA, ϕB, ϕC und ϕD, wenn Punkt A Bezugspunkt wäre?
c) Welchen Betrag und welches Vorzeichen zeigt der Spannungsmesser, wenn Punkt D mit
Buchse V verbunden ist und Punkt A mit Buchse 0 ?
d) Wie wurde der Spannungsmesser bei der Messung UAD = -3,75 V angeschlossen?
Aufgabe 3.3
Bei einer Taschenlampe beträgt beim Einschalten der Glühlampe mit dem Widerstand
R = 7,5Ω die Klemmenspannung U = 3,9 V. Wie groß ist der Strom I?
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Aufgabe 3.4
Gegeben ist die Wertetabelle einer Strom- und Spannungsmessung.
Spannung U in V
Strom I in A
1
0,2
3
0,6
7,5
1,5
9
1,8
10
2
a) Übertrage die Wertetabelle in eine graphische Darstellung I = f(U).
b) Gebe die Gesetzmäßigkeit I = f(U) in einer Größengleichung an.
Aufgabe 3.5
An die konstante Klemmenspannung U = 24 V ist ein zwischen 0 und 6 kΩ veränderbarer
Widerstand R angeschlossen. Es ist der Stromverlauf I abhängig vom Widerstand R zu
berechnen und kurvenmäßig darzustellen.
Aufgabe 3.6
In einem Stromkreis soll der Strom konstant gehalten werden.
Um wie viel % muss die Spannung des Stromkreises geändert werden, wenn der verstellbare
Widerstand zunächst um 1/4 vergrößert, danach auf 1/4 des ursprünglichen Wertes verringert
wird?
Aufgabe 3.7
In der angegebenen Schaltung sind drei Kleinakkuzellen mit der Nennspannung 1,25 V in
Reihe geschaltet. Mit Schalter S kann der Stromkreis umgeschaltet werden.
a) in der Schalterstellung Aus zeigt der Strommesser Null. Wie groß ist der Widerstand des
Schalters in dieser Schalterstellung?
b) Wie groß ist die Stromstärke in den Leitungsabschnitten A-B und C-D bei
Schalterstellung 1, wenn der Verbraucher einen Widerstand R = 250 Ω hat?
c) Berechne die Stromstärke für die Schalterstellungen 2 und 3.
d) Zeichne mit den Ergebnissen aus b) und c) die I-U-Kennlinie des Widerstandes R.
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4. Energieumsetzung im elektrischen Stromkreis
Aufgabe 4.1
Eine elektrische Heizung wird an einer Spannung U = 230V betrieben und nimmt einen Strom
I = 8,7A auf.
Welche Anschlussleistung hat die Heizung und wie groß ist nach einer Einschaltdauer von
8 Stunden die in Wärme umgesetzte Energie in kWh?
Aufgabe 4.2
An einem Widerstand R = 1kΩ wird die Spannung zwischen 0 und 50V verändert.
a) Berechne den Leistungsverlauf P = f(U) und stelle ihn kurvenmäßig dar.
b) Berechne den Leistungsverlauf P = f(I) und stelle ihn kurvenmäßig dar.
c) Berechne die höchstzulässige Spannung U und die höchstzulässige Stromstärke I für den
Widerstand R, wenn er mit maximal 0,5W belastet werden darf.
d) Kontrolliere das Rechenergebnis graphisch.
Aufgabe 4.3
Wie groß ist der Widerstand eines Badstrahlers, der bei einer Stromaufnahme von 6,52A eine
Leistung von 1500W hat?
Aufgabe 4.4
Bei einem Verbraucher mit konstantem Widerstand wird die Spannung um 10 % über
Nennspannung erhöht.
Um wie viel Prozent verändert sich die Leistung?
Aufgabe 4.5
Ein Elektromotor gibt an der Welle eine mechanische Leistung von 6,5kW ab. Der
Wirkungsgrad beträgt 78 %.
Wie groß ist die Stromaufnahme des Motors an Gleichspannung 440V?
Aufgabe 4.6
Ein elektrischer Wasserkochtopf hat die Nenndaten 230V / 1500W. Das Wasser wird mit
einem Wirkungsgrad von 0,85 erhitzt.
Wie lange dauert es, bis 1 Liter Wasser von 15 °C auf 100 °C erwärmt wird? Die spezifische
Wärmekapazität von Wasser beträgt 4,19 kJ/kgK.
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Zu Aufgabe 4.6
Bei jedem Wärmeprozess entstehen Verluste, die vom Wärmewirkungsgrad ηth abhängen.
Beispiel:
Eine Wassermenge m soll in einem Kochtopf auf einer Elektrokochplatte um die
Temperaturdifferenz ∆T erwärmt werden.
Wv
Wab=Q
Wzu
Kochplatte mit der Leistung Pzu
Um das Wasser zu erwärmen, muss eine Wärmeenergie Q = c ⋅ m ⋅ ∆T an das Wasser
abgegeben werden: Wab = Q = c ⋅ m ⋅ ∆T
Aus dem Netz wird eine elektrische Energie zugeführt, die in der Kochplatte in
Wärmeenergie umgewandelt wird: Wzu = Pzu ⋅ t
Wegen der Verluste bei der Energieumwandlung und den Wärmeverlusten bei der
Wärmeübertragung (s. Bild) wird nur ein Teil der zugeführten elektrischen Energie als
Wärmeenergie an das Wasser abgegeben.
Wärmeverluste:
Wv = Wzu − Wab
Wärmewirkungsgrad:
ηth =
Wab
Wzu
c ⋅ m ⋅ ∆T
ηth =
Pzu ⋅ t
[c] =
J
kgK
[m] = kg
[∆T ] = K
[P] = W
[t ] = s
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Aufgabe 4.7
Ein Gleichstrommotor hat an der Spannung 440V eine Stromaufnahme von 25A, sein
Wirkungsgrad beträgt 88 %.
a) Wie groß ist die Leistungsaufnahme?
b) Wie groß ist die Leistungsabgabe an der Welle?
c) Wie groß ist das Nenndrehmoment bei der Drehzahl 2500 min-1?
Zu Aufgabe 4.7
Elektromotoren treiben Arbeitsmaschinen an. Sie müssen die Arbeitsmaschine in Drehung
versetzen, wofür ein Drehmoment M erforderlich ist. Die vom Elektromotor an die
Arbeitsmaschine abgegebene mechanische Leistung hängt vom Drehmoment M an der Welle
und der Wellendrehzahl n ab:
Pab = Pmech = M ⋅ 2π ⋅ n
[M ] = Nm
[n] = s −1
[P] = Nm ⋅ s −1 = Ws ⋅ s −1 = W
Aufgabe 4.8
Eine akkugespeiste Bohrmaschine muss beim Bohren eines Loches in eine Ziegelwand ein
gleichbleibendes Drehmoment von 1,5Nm für den Zeitraum von 5s aufbringen.
Die elektrischen Daten des Akkumulators sind: 7,2V / 1,2Ah.
a) Wie groß ist die abgegebene Nutzleistung, wenn mit einer konstanten Drehzahl von
300 min-1 gebohrt wird?
b) Wie groß ist die aufgenommene elektrische Leistung, wenn der Wirkungsgrad 45 %
beträgt?
c) Wie groß ist die Verlustleistung?
d) Wie viel Prozent der Verluste sind mechanische Verluste, wenn angenommen wird, dass
die elektrischen Verluste nur durch den Strom im Ankerwiderstand (= Widerstand der
Motorwicklung) RA = 0,15 Ω verursacht werden?
e) Wie viel Löcher könnten mit einer vollen Akku-Ladung theoretisch gebohrt werden?
Resultate: a) 47,1W b) 104,6W c) 57,5W d) 44,9 % e) 59 Löcher
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5. Kirchhoffsche Gesetze
Aufgabe 5.1
Gegeben:
I1 = 137,1 mA
I2 = 55,2 mA
I5 = 67,5 mA
R1
I1
R2
I2
I3
R3
47Ω
UA = 24V
UB = 18V
R5
10Ω
R4
10Ω
I5
I4
I6
Gesucht:
a) I3, I4 und I6.
b) alle Spannungen U1 bis U6.
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R6
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6. Widerstandsschaltungen
Aufgabe 6.1
In einer Schaltung mit den Widerständen R1 = 1,5 kΩ, R2 = 680 Ω, R3 = 2,7 kΩ und
R4 = 820 Ω fließt in der angegebenen Stelle der Strom I = 30 mA.
Wie groß ist die angelegte Spannung U?
Aufgabe 6.2
Eine Reihenschaltung von drei Widerständen liegt an der Betriebsspannung U = 10 V. Wie
groß sind die Widerstände R2 = R3, wenn im Widerstand R1 = 39 Ω ein Strom von
I = 75,2 mA fließt?
Aufgabe 6.3
Innerhalb welcher Grenzen ist die Stromstärke I durch Einstellen von Widerstand R2
veränderbar?
Aufgabe 6.4
Die Widerstände der Normreihe E 12 sind in folgender Weise gestuft: 1 - 1,2 - 1,5 - 1,8 - 2,2 2,7 - 3,3 - 3,9 - 4,7 - 6,8 - 8,2. Für die Lösung der folgenden Aufgaben steht ein vollständiger
Satz Widerstände im Bereich 10 Ω bis 1 MΩ mit jeweils zwei Widerständen für jeden Wert
zur Verfügung.
Bei einer Versuchsschaltung werden die Widerstandswerte 5 kΩ und 31 kΩ benötigt. Bilde
mit maximal drei Widerständen:
a)
b)
c)
d)
5 kΩ durch Reihenschaltung
5 kΩ durch Parallelschaltung
31 kΩ durch Reihenschaltung
31 kΩ durch Parallelschaltung
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Aufgabe 6.5
Die Widerstände R1 = 500 Ω, R2 = 1 kΩ und R3 = 250 Ω sind parallelgeschaltet. Man
berechne den Gesamtwiderstand
a) über die Leitwerte,
b) mit der Spezialformel für 2 parallele Widerstände.
Aufgabe 6.6
Die Parallelschaltung dreier Widerstände nimmt an der Spannung 230 V einen Strom von
1,25 A auf.
Wie groß ist Widerstand R2, wenn R1 = 1000 Ω und R3 = 680 Ω betragen?
Aufgabe 6.7
Durch Parallelschalten eines zweiten Widerstandes zum Widerstand R1 = 100 Ω soll sich die
Gesamtstromstärke um 25 % verändern.
Welchen Wert muss Widerstand R2 haben?
Aufgabe 6.8
Das Schaltbild zeigt ein sogenanntes R-2R-Netzwerk, wie es bei Digital-Analog-Umsetzern
verwendet wird. Man berechne den Ersatzwiderstand des R-2R-Netzwerkes für R2 = R4 =
R6 = 10 kΩ und R1 = R3 = R5 = R7 = R8 = 20 kΩ.
Aufgabe 6.9
Vereinfachen Sie die gegebene Schaltung durch schrittweises Zusammenfassen von eindeutig
in Reihe oder parallelliegenden Widerständen; alle R = 1 kΩ.
Zeichne die Ersatzschaltung, und berechne die darin auftretenden Widerstandswerte.
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Aufgabe 6.10
Wie groß ist der Ersatzwiderstand zwischen den Klemmen 1-2, wenn die Stecke 3-4
a) offen,
b) kurzgeschlossen ist?
Aufgabe 6.11
Welchen Strom zeigt der Strommesser bei den verschiedenen Schalterstellungen von S1 und
S2 an, wenn die angelegte Spannung 100V beträgt?
Hinweis: Alle mit Masse gekennzeichneten Schaltungspunkte sind miteinander verbunden.
Aufgabe 6.12
Wie groß ist der Gesamtwiderstand der Schaltung zwischen den Klemmen 1-2, wenn an den
Klemmen 3-4
a) ein idealer Spannungsmesser,
b) ein idealer Strommesser angeschlossen wird?
Man führe die Rechnung jeweils aus für die beiden Fälle R2 = 3 kΩ und R2 = 11 kΩ.
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Aufgabe 6.13
Gegeben: R1 = 1 kΩ, R2 = 2 kΩ, R3 = 3 kΩ.
a) Berechne die Ströme in R2 und R3 für die angelegte Spannung U = 11 V.
b) Wie verändern sich die Ströme I2 und I3, wenn R1 auf 1,55 kΩ erhöht wird?
c) Wie verändern sich die Ströme I2 und I3, wenn R1 kurzgeschlossen wird?
Aufgabe 6.14
In der gegebenen π-Schaltung sei R1 = R3 = 1 kΩ. Die Schaltung liegt an der Spannung
U = 9 V.
a) Wie groß muss der Widerstand R2 sein, damit am Widerstand R3 die Spannung 6 V
beträgt?
b) Welche Schaltungsänderung (ohne Veränderung von R2) bewirkt, dass der Strom
I3 = 0,5⋅I wird bei unveränderter Ausgangsspannung U3?
Aufgabe 6.15
Die Schaltung zeigt ein R-2R-Netzwerk. Es sei R = 10 kΩ.
Berechne die Ströme I2 und I4 sowie die Spannungen U3 und U5, wenn die Referenzspannung
URef = 10 V ist.
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Aufgabe 6.16
Die Spannung U2 am Widerstand R2 soll abhängig von der Schalterstellung sein:
• Bedingung 1: Bei S = 1 wird U2 = 6 V gefordert.
• Bedingung 2: Bei S = 0 soll U2 = 4 V betragen.
• Bedingung 3: Die Summe der Widerstände R1 und R2 ist 10 kΩ.
Berechne die drei Widerstände R1, R2 und R3.
Aufgabe 6.17
Der verstellbare Abgriff eines Potentiometers teilt den Gesamtwiderstand von 500 kΩ im
Verhältnis R1:R2 = 1:4. Die anliegende Spannung beträgt U = 120 V.
a) Wie groß ist die Ausgangsspannung U2 im unbelasteten Zustand?
b) Welche Ströme Ig, IL und I2 fließen, wenn parallel zu R2 ein Belastungswiderstand
RL = 200 kΩ gelegt wird?
c) Wie groß ist die Ausgangsspannung im belasteten Zustand?
Aufgabe 6.18
Berechne die Ausgangsspannung UA und bestimme die Potentiale ϕ1 bis ϕ4.
Aufgabe 6.19
Berechne in der folgenden Schaltung den Widerstandswert von R3.
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7. Messgeräte
Aufgabe 7.1
Der Messbereich des dargestellten Spannungsmessers soll mehrfach erweitert werden.
Bestimme die Vorwiderstände.
30 V
60 mV
3V
RV2
0
R i= 200 Ω
RV1
Aufgabe 7.2
Welche Messbereiche hat das dargestellte Messgerät?
1
2
3
30 kΩ
14,9 kΩ
RV2
RV1
0
Ri = 100 Ω
Ui = 0,1 V
Aufgabe 7.3
Ein Messwerk besitzt die Kennwerte Ri = 1,2 Ω und Ii = 10 mA.
a) Welchen Strommessbereich erhält man durch Parallelschalten eines Widerstandes von
0,8Ω zum Messwerk?
b) Welcher Shunt ist notwendig, um einen Strom bis 250 mA messen zu können?
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Aufgabe 7.4
Das abgebildete Strommessgerät hat 2 Strommessbereiche. Der Messwerkstrom für
Vollausschlag beträgt 1mA bei einem Spulenwiderstand von 75Ω.
a) Welche Strommessbereiche hat das Instrument?
b) Ein idealer Strommesser hätte einen Innenwiderstand Null und würde beim Messen
keinen Spannungsabfall verursachen.
Wie groß sind jedoch hier bei dem realen Instrument die Spannungsabfälle in den beiden
Messbereichen?
Aufgabe 7.5
Ein digitales Messinstrument mit LCD-Anzeige habe einen Eingangsspannungs-Endwert von
Um = 200mV bei einem Eingangswiderstand > 100MΩ.
Die abgebildete Schaltung zeigt das Schaltungsprinzip und erklärt die Messbereichsumschaltung. Man berechne für die angegebenen Messbereiche die Widerstandswerte R1 bis
R7:
a) zuerst R1 … R4 der Strommessbereiche,
b) dann R5 … R7 der Spannungsmessbereiche.
Probleme der Stromversorgung des Anzeigebausteins, der Dezimalpunktumschaltung und
Einheitenanzeige bleiben unberücksichtigt.
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8. Spannungsquellen
Aufgabe 8.1
Zur Bestimmung des Innenwiderstandes einer Spannungsquelle wurden folgende Messungen
durchgeführt:
• Leerlaufspannung 6V.
• Klemmenspannung 5,4V bei Belastung mit I = 0,6A.
a) Wie groß ist der Innenwiderstand dieser Spannungsquelle?
b) Welcher Strom fließt, wenn an den Klemmen der Spannungsquelle ein Kurzschluss
auftritt und wie groß ist in diesem Fall der innere Spannungsabfall?
Aufgabe 8.2
Ein Spannungserzeuger mit konstantem Innenwiderstand hat bei dem Belastungsstrom von
2A die Klemmenspannung UK1 = 114V, bei dem Belastungsstrom von 8A die
Klemmenspannung UK2 = 96V.
Wie groß sind der Innenwiderstand, Quellenspannung und Kurzschlussstrom?
Aufgabe 8.3
Bei einem Versuch wurden folgende Klemmenspannungen und Stromstärken gemessen:
UK1 = 18V; I1 = 2A
UK2 = 12V; I2 = 8A
a) Zeichne die Belastungskennlinie der Spannungsquelle (UK-I-Kennlinie).
b) Bestimme die genaue mathematische Gleichung der Kennlinie.
c) Berechne Kurzschlussstrom der Spannungsquelle.
Aufgabe 8.4
Eine Monozelle (U01 = 1,5V ; Ri1 = 0,2Ω) und eine Babyzelle (U02 = 1,5V ; Ri2 = 0,3Ω) sind
parallel geschaltet.
a) Bestimme die Quellenspannung und den Innenwiderstand der Ersatzspannungsquelle.
b) Wie groß ist der Kurzschlussstrom.
c) Berechne die Klemmenspannung bei Belastung mit 3 A. Wie verteilt sich der Strom auf
die beiden Zellen?
Aufgabe 8.5
Zwei gleiche Gleichspannungsquellen mit der Quellenspannung U0 = 14V und dem
Innenwiderstand Ri = 0,2Ω sollen sowohl in Reihen- als auch in Parallelschaltung mit einem
Widerstand RL belastet werden.
a) Wie groß muss RL sein, damit in beiden Fällen der gleiche Strom I fließt?
b) Wie groß ist dieser Strom?
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Aufgabe 8.6
Der Lastwiderstand Ra sei n-mal größer als der Innenwiderstand Ri einer Spannungsquelle. In
welchem Verhältnis stehen dann:
a) die Klemmenspannung UK zur Leerlaufspannung U0,
b) der Laststrom I zum Kurzschlussstrom IK,
Aufgabe 8.7
Gegeben sei ein Akku-Element mit der Leerlaufspannung von 1,5V und dem Innenwiderstand
von 100mΩ.
a) Wie groß ist der Kurzschlussstrom?
b) Wie verändern sich Leerlaufspannung, Innenwiderstand und Kurzschlussstrom, wenn
zwei Elemente in Reihe geschaltet werden?
c) Wie verändern sich Leerlaufspannung, Innenwiderstand und Kurzschlussstrom, wenn
zwei Elemente parallel geschaltet werden?
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9. Elektrisches Feld
Aufgabe 9.1
Welche elektrische Feldstärke besteht in einer Kupferleitung von 1,5cm Durchmesser, durch
die ein Strom von 6A fließt?
Hinweis: δCu = 0,018Ωmm2/m
Aufgabe 9.2
Ein ungeladener Kondensator mit der Kapazität C wird an einer Spannungsquelle U mit der
Ladungsmenge Q aufgeladen. Welche Energie ist nach dem Aufladevorgang im elektrischen
Feld des Kondensators gespeichert?
Aufgabe 9.3
Ein Plattenkondensator wird in Luft auf eine Spannung von U0 aufgeladen und dann von der
Spannungsquelle abgetrennt. Wie verändern sich die Kapazität, Spannung, Feldstärke und
Energie des Kondensators, wenn der Zwischenraum zwischen den Platten mit einem
Dielektrikum mit εr = 2 gefüllt wird?
Aufgabe 9.4
Ein Kondensator ist mit der Ladungsmenge Q aufgeladen und befinde sich im Leerlauf, d.h.
er habe offene Klemmen. Wie verändern sich die Kapazität, Spannung, Feldstärke und
Energie des Kondensators, wenn der Plattenabstand verdoppelt wird?
Aufgabe 9.5
Welche Ladungsmenge enthält ein Kondensator mit kreisförmigen Platten von 15cm
Durchmesser und 1mm Abstand, wenn die Platten in Benzol (εr = 2,3) getaucht werden? Die
Platten sind während des Eintauchens mit den Polen einer Batterie von 120V verbunden.
Aufgabe 9.6
Welche Kapazitätswerte lassen sich durch alle möglichen Schaltungen von drei
Kondensatoren mit 1000pF, 2000pF und 5000pF herstellen?
Aufgabe 9.7
Ein Kondensator von 350pF soll durch Zuschalten eines zweiten auf den Wert von 270pF
gebracht werden. Welche Kapazität muss dieser haben, und wie ist er zu schalten?
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Aufgabe 9.8
Zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren von 0,6µF und 0,3µF sind an eine Spannungsquelle
von 220V angeschlossen. Welche Ladungen sitzen auf den Platten und wie groß sind die
Teilspannungen an beiden Kondensatoren?
Aufgabe 9.9
Ein Kondensator C1=0,1µF wird auf 120V aufgeladen und dann von der Spannungsquelle
abgetrennt. Danach wird ein nicht aufgeladener Kondensator C2 = 33nF zu C1 parallel
geschaltet. Wie groß ist die Spannung an der Parallelschaltung der Kondensatoren?
Die nächsten drei Aufgaben befinden sich im Buch Seite 143 (Lösungen Seite 372).
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10. Das magnetische Feld
Aufgabe 10.1
Ein Graugussring (µr = 200) mit kreisförmigem Querschnitt hat einen inneren Durchmesser
von 5cm und einen äußeren Durchmesser von 6 cm. Der Ring ist mit 300 Windungen aus
Kupferdraht bewickelt. Die Stromstärke beträgt 1,5A. Zu berechnen sind:
a) die Feldstärke
b) die Flussdichte
c) der Fluss
Aufgabe 10.2
Wie viel Windungen je Zentimeter enthält eine lange Zylinderspule mit einem
Windungsdurchmesser von 2,5cm, wenn sie bei einem Strom von 1,4A einen magnetischen
Fluss von 18⋅10-8 Wb erzeugt?
Hinweis: Für lange Zylinderspulen deren Länge ein Vielfaches vom Windungsdurchmesser ist kann als
Feldlinienlänge die Spulenlänge angenommen werden.
Aufgabe 10.3
Untenstehendes Bild zeigt zwei Leiterschleifen mit gleichen geometrischen Abmessungen:
Leiterlänge im Magnetfeld l = 3cm, Radius r = 1,5cm. Beide Leiterschleifen werden von
einem Strom gleicher Stärke I = 1mA durchflossen. Das magnetische Feld sei in beiden
Fällen homogen und habe die Flussdichte B = 0,1T. Wie groß ist das Drehmoment, welches
auf beide Leiteranordnungen wirkt, wenn die Leiterschleife um einen Winkel von 30° aus der
Senkrechten herausgedreht ist?
Aufgabe 10.4
Zwei Sammelschienen von je 3m Länge waren im Abstand von 10cm parallel befestigt.
Durch Kurzschluss wurde eine Schiene aus der Verankerung gerissen. Wie groß muss die
Kurzschlussstromstärke mindestens gewesen sein, wenn die Verankerung für eine Kraft von
2200N berechnet war?
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Aufgabe 10.5
Welche Induktionsspannung entsteht in einem Draht, der sich mit einer Geschwindigkeit von
8cm/s quer durch ein homogenes Magnetfeld von 500mT und 4cm Breite bewegt?
(Ui = 1,6mV)
Aufgabe 10.6
Ein Draht bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 40mm/s durch ein 3cm breites
Magnetfeld, wobei ein angeschlossener Strommesser von 10Ω einen Strom von 0,1mA
anzeigt. Welche Flussdichte hat das Feld?
(B = 0,833T)
Aufgabe 10.7
Eine Kupferscheibe von 12cm Radius rotiert mit der Drehzahl n = 25s-1 in einem Magnetfeld
von 0,3T, das die Scheibe rechtwinklig durchsetzt.
Welche Spannung wird zwischen den Schleifkontakten bei A und B abgegriffen?
(Ui = 0,34V)
Aufgabe 10.8
Ein in Richtung Ost-West liegender Metallstab von 2m Länge fällt aus 15m zu Boden.
Welche Spannung wird vom erdmagnetischen Feld (B = 0,02mT) zwischen seinen Enden
induziert, wenn der Stab den Boden erreicht?
(Ui = 0,686mV)
Aufgabe 10.9
Der Erregerstrom eines Ringmagneten von 1cm2 Querschnitt wird so reguliert, dass die
Flussdichte innerhalb von 25s gleichförmig von 0,1 auf 1,2T ansteigt. Welche Spannung wird
dadurch in einer Sekundärwicklung von 200 Windungen induziert, wenn diese auf dem
gleichen Kern angebracht ist?
(Ui = 0,88mV)
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