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Ergänzungen zu Physik 2 für Naturwissenschaftler
5. Übungsstunde am 25. April 2001
19. Innenwiderstand von Batterien
Ein Verbraucher mit einem Widerstand von 10 Ohm wird von zwei gleichen Batterien
mit Strom versorgt.
a)
Die beiden Batterien werden in Serie geschaltet.
b)
Die beiden Batterien werden parallel geschaltet.
Die Leerlaufspannung beträgt jeweils 4.5 Volt, der Innenwiderstand 1 Ohm.
Berechnen Sie die Stromstärke in beiden Fällen.
20. Widerstand eines Metallstabes
Der Radius r eines Metallstabes mit der Länge l steige kontinuierlich gemäß
r = a + x  (b - a) / l
wobei x der Abstand vom dünneren Ende mit dem Radius a ist. Drücke den Widerstand
als Funktion des spezifischen Widerstands , der Länge l sowie den Radien a und b aus.
Führen Sie in der Endformel das geometrische Mittel der beiden Radien ein: r  ab .
Hinweis: betrachte den Stab als eine Serienschaltung von infinitesimal dünnen
Zylindern (Höhe dx) und addiere die Widerstände mittels Integration.
21. Temperaturabhängigkeit von Widerständen
Aus zwei temperaturabhängigen Widerständen mit den Temperaturkoeffizienten
ß1=0.01 und ß2=-0.04 1 K soll ein temperaturunabhängiger Widerstand mit 10 k mittels
Serienschaltung gebastelt werden.
Berechnen Sie die Basisgrößen der temperaturabhängigen Widerstände.
22. Boiler
Ein elektrischer Boiler leistet 2000 Watt und faßt 120 Liter Wasser, welches täglich neu
von 10° auf 80° Celsius aufgeheizt werden soll.
Berechne die Aufheizdauer und die Stromkosten für 60 tägigen Betrieb.
Spezifische Wärme des Wassers: c  1 cal gK , Stromtarif: 1,20 öS kWh
23. Elektrolyse des Wassers
Wie lange dauert es, um ein Sauerstoffvolumen von 100 cm³ bei Normalbedingungen
mit einem Strom von 1 Ampere abzuscheiden ?
Dissoziation: 2 H2 O  H3 O   OH 
2OH   2OH  2e 
Anode:
2OH  H2 O  21 O2
Kathode: 2 H3 O   2e   2 H2 O  H2