Klausurvorbereitung zur Experimentalphysik II

Klausurvorbereitung zur Experimentalphysik II
Prof. K. Jakobs / Dr. U. Parzefall, Universität Freiburg
Dieser letzte Übungszettel dient als Hilfe bei der Klausurvorbereitung. Anhand dieses Aufgabenzettels können Sie sich mit den verschiedenen Aufgabentypen vertraut machen. Des weiteren
könnnen Sie eine grobe Vorstellung davon bekommen, was Sie für die Klausur wissen müssen.
Die
. Aufgaben sind von ähnlicher Natur wie diejenigen, die am 23. Juli in der Klausur vorkommen können. Sie sollten diese Aufgaben erst dann zu lösen versuchen, wenn Sie den Stoff
der Experimentalphysik II wiederholt haben und sich fit für die Klausur fühlen.
Zugelassene Hilfsmittel: Nur Stift.
Bitte verwenden Sie zum Schreiben nur den Platz auf den Klausurblättern. Setzen Sie Zahlenwerte immer erst ganz am Schluß der Rechnung ein. Falls auftretende Größen Vektoren sind,
machen Sie dies stets durch einen Pfeil kenntlich, z.B. E. Zu den Rechenaufgaben (in diesem
Beispiel Aufgaben 3 und 4) muß ein verständlicher Lösungsweg angegeben werden, um Punkte
zu erreichen.
1. Auswahlaufgabe: 1/2 Punkt je richtiger Antwort. Kreuzen Sie bei jeder Frage die Ihnen
richtig erscheinende Antwort an. Es ist immer nur eine Antwort zutreffend. [In der Klausur
werden Sie etwa 10 Auswahlaufgaben finden.]
(a) Aus drei Ohmschen Widerständen mit jeweils 100 Ω Widerstand soll eine Schaltung
mit einem Widerstand von 300 Ω zusammengestellt werden. Dazu
werden 3 Widerstände in Reihe geschaltet
werden 2 Widerstände in Reihe und 1 Widerstand parallel geschaltet
werden 3 Widerstände parallel geschaltet
werden 2 Widerstände parallel und 1 Widerstand in Reihe geschaltet
(b) Aus drei Ohmschen Widerständen mit jeweils 100 Ω Widerstand soll eine Schaltung
mit einem Widerstand von 33.3 Ω zusammengestellt werden. Dazu
werden 3 Widerstände in Reihe geschaltet
werden 2 Widerstände in Reihe und 1 Widerstand parallel geschaltet
werden 3 Widerstände parallel geschaltet
werden 2 Widerstände parallel und 1 Widerstand in Reihe geschaltet
(c) Bei einer stehenden elektromagnetischen Welle in z-Richtung sind
E- und B-Feld in Phase und der Poynting-Vektor zeigt im zeitlichen und räumlichen Mittel in positive z-Richtung
E- und B-Feld in Phase und der Poynting-Vektor ist im zeitlichen und räumlichen
Mittel null
E- und B-Feld um 90 phasenverschoben und der Poynting-Vektor zeigt im zeitlichen und räumlichen Mittel in positive z-Richtung
E- und B-Feld um 90 phasenverschoben und der Poynting-Vektor ist im zeitlichen und räumlichen Mittel null
(d) Zwischen die Platten eines Kondensators wird bei gleichbleibendem Plattenabstand
ein Dielektrikum gebracht. Die Kapazität des Kondensators wird dadurch
auf jeden Fall erhöht
auf jeden Fall erniedrigt
erhöht oder erniedrigt, abhängig vom Typ des Dielektrikums
nicht beeinflußt
2. Kurzaufgabe: 1 Punkt je richtiger Antwort. Berechnen Sie die Lösung, bzw. beantworten
Sie die Frage kurz. Mehr als 3 Zeilen sollten Sie in der Regel nicht brauchen. [In der Klausur werden Sie etwa 10 Kurzaufgaben finden.]
(a) Ein idealer Transformator wird mit einer Wechselspannung von 240 V an der Pri.
märspule mit 100 Windungen versorgt. Wie viele Windungen muß die Sekundärspule
haben, wenn die Sekundärspannung 12 V betragen soll?
(b) Eine Ladung Q befinde sich auf einer leitenden Hohlkugel. Wie lautet das elektrische
Feld im innerhalb und außerhalb der Kugel?
(c) Geben Sie die ersten beiden Maxwellgleichungen (also die statischen Gleichungen)
in Differentialform an.
(d) Wie lauten die Einheiten folgender Größen:
H-Feld:
Kapazität C:
Induktivität L:
Rechenaufgaben: Die Maximalpunktzahl ist jeweils vermerkt. [In der Klausur werden
Sie etwa 8 Rechenaufgaben finden. Diese Aufgaben orientieren sich am Schwierigkeitsgrad der normalen Aufgaben aus den Übungen. Es wird berücksichtigt, daß Sie weder
Taschenrechner noch Formelsammlung haben. Der Schwierigkeitsgrad der Aufgaben variiert deutlich, wie Sie es von den Übungszetteln her kennen. Es ist daher sinnvoll, zunächst
die Ihnen einfacher vorkommenden Aufgaben zu lösen, bevor Sie sich zu lange mit einer
einzelnen Aufgabe beschäftigen.]
3. Zwei isolierte lange Drähte liegen entlang der x- und y-Achse eines rechtwinkligen rechtshändigen Koordinatensystems. Durch den Draht entlang der x-Achse fließe der Strom Ix in
x-Richtung, durch den Draht entlang der y-Achse fließe der Strom Iy in y-Richtung. Welches B-Feld wird auf der z-Achse durch diese beiden Ströme erzeugt? (2 Punkte)
µ0 I
Hilfe: Für den Betrag von B gilt bei einem stromdurchflossenen Draht: B 2πr
4. Leiten Sie das Frequenzverhalten ( UA UE als Funktion von ω) der abgebildeten Schaltung her. Skizzieren Sie den Frequenzverlauf von UA UE . (2 Punkte)
R
UE
L
UA
C