1. Teilchen und Ladungen 2. Spezifischer Leitwert 3

Carl-Engler-Schule Karlsruhe
1.
Übungsblatt zur Gleichstromtechnik
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Teilchen und Ladungen
+
Beim Nachweis von Wasserstoffionen H in einem Massenspektrometer lässt sich ein Strom von 100pA
(1pA=10-12A) nachweisen.
a) Berechnen Sie die Anzahl der Teilchen pro Sekunde.
b) In welcher Zeit sammelt sich 1 mol Teilchen im Detektor?
c) Wie verändern sich die Ergebnisse aus a) bzw. b), wenn einfach ionisertes Eisen bzw. zweifach
ionisiertes Eisen nachgewiesen wird? (Ordnungszahl=26, Massenzahl=56)
2.
Spezifischer Leitwert
a) Skizzieren und beschreiben Sie die Funktionsweise einer Leitfähigkeits- Messzelle.
b) Berechnen Sie die spezifische Leitfähigkeit κ (kappa) einer Lösung, wenn bei einer Elektrodenfläche von
100mm2 und einem Elektrodenabstand von 0,4mm eine Leitfähigkeit von 25mS gemessen wurde.
Die spezifische Leitfähigkeit κ (kappa) ist der Kehrwert des spezifischen elektrischen Widerstandes.
3.
Brückenschaltung
Bei einer Brückenschaltung haben die Widerstände 1 und 3 jeweils einen Wert von 100Ω und die
Widerstände 2 und 4 jweils 120Ω. Die Brücke wird mit einer Spannng von U=5V versorgt.
a) Welche Spannung zeigt ein Voltmeter (mit unendlich großem Innenwiderstand) im Brückenzweig an?
b) Welchen Strom zeigt ein Amperemeter (mit Innenwiderstand Null) im Brückenzweig an?
c) Ändert sich die Anzeige im Fall a) bzw. b), wenn sich bei einer Temperaturänderung alle
Widerstandswerte um 5% vergrößern?
4.
Gemischte Schaltung
In der Schaltung mit den Widerständen R1=12kΩ und R2=33kΩ fliesst durch
R3 ein Strom von 12mA bei einem Gesamtstrom von 23mA.
a) Berechnen Sie alle Ströme und Spannungen der Schaltung.
b) Verändern Sie R3 so, dass der Gesamtwiderstand 27kΩ beträgt.
c) Zeichnen Sie die Schaltung mit möglichst wenigen Messgeräten so, dass bei
unbekannten Widerstandswerten alle Größen aus den Messwerten berechnet
werden können.
5.
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Einheitssignal
Ein Druck-Sensor mit einem Meßbereich von 5bar bis
13bar liefert einen Signalstrom zwischen 4mA und 20mA,
der linear mit dem Druck zusammen hängt.
a) Bestimmen Sie eine Gleichung, die diese Abhängigkeit
beschreibt und berechnen Sie den Druck bei einem Strom
von I=11mA.
Sensor
A
b) Zeichnen Sie eine Schaltung mit zwei Strom-Messgeräten, so dass das Messsignal an zwei Orten
angezeigt werden kann. Beeinflusst der Innenwiderstand des zweiten Messgeräts dabei das Ergebnis?
c) Zeichnen Sie eine Schaltung mit Widerstand und Voltmeter und berechnen Sie den erforderlichen
Widerstandwert, um ein Spannungssignal im Bereich von 2V bis 10V zu erhalten.
uebung_gleichstrom.odt
© W. Müller
Feb.2009