Aufgabe MG01

Aufgabe MG01
Ein Glühweinkocher für 230 V hat ein Heizelement aus Chrom-Nickel-Draht mit
−4 1
dem Temperaturkoeffizienten  20 =4⋅10
.
°C
Um welchen Faktor ist seine Stromaufnahme bei der Anfangstemperatur von
20 °C größer als bei der Endtemperatur von 100°C ? Rechnen Sie zunächst
allgemein!
Aufgabe MG02
Dimensionieren Sie das Heizelement eines 30 Watt-Lötkolbens für 230 V für die
Nenntemperatur von 330° C!
Das Heizelement besteht aus vielen Windungen von Chrom-Nickel-Draht mit
⋅mm 2
dem Durchmesser 0,1 mm, dem spezifischen Widerstand von 1,5
(bei
m
−4 1
20°C) und dem Temperaturkoeffizienten 20=4⋅10
.
°C
Wie lange muss der Draht des Heizelements sein?
Aufgabe MG03
Die Starterbatterie eines Autos habe beim Starten noch eine Spannung von
12 V bei einem Starterstrom von 360 A. Das Kabel zur Batterie habe einen
Querschnitt von 1 cm². Wie hoch ist die mittlere Strömungsgeschwindigkeit der
Elektronen im Kabel beim Starten?
Aufgabe MO01
In der folgenden Schaltung sind die Werte aller Quellen und aller Widerstände
gegeben:
Analysieren Sie die Schaltung OHNE Verwendung der
Knotenpotentialanalyse!
1. Berechnen Sie U3 mit dem Überlagerungssatz!
2. Berechnen Sie dann U2!
Aufgabe MO02
Eine Lichterkette besteht aus 46 identischen Lämpchen (L1 bis L46) und dazu
jeweils parallel geschalteten Widerständen (R1 bis R46), die dafür sorgen,
dass bei Durchbrennen (oder mutwilligen Herausschrauben) eines
Lämpchens die übrigen Lämpchen weiterleuchten.
Jedes Lämpchen hat die Leistung PL=100 mW, jeder Widerstand den Wert
R=1kΩ.
Welche Spannung UL liegt an jedem der 46 Abschnitte der Lichterkette?
Welchen Widerstand RL haben die einzelnen Lämpchen?
Welchen Widerstand RK hat die gesamte Lichterkette?
Welcher Strom IL fließt durch jeweils eine Birne?
Welcher Strom IR fließt durch jeweils einen Widerstand?
Welcher Strom fließt insgesamt durch die Lichterkette?
Welche Leistung PK entnimmt die Lichterkette aus der Quelle U=230V?
Welchen Gesamtwiderstand hat die Lichterkette beim Durchbrennen eines
Lämpchens?
Brennen die übrigen Lämpchen dann heller oder dunkler?
Bitte begründen!
Aufgabe MO03
Gegeben sind die Gleichspannungsquellen und die Widerstände.
In dieser Aufgabe soll das Knotenpotentialverfahren nicht verwendet werden.
Berechnen Sie die Spannung U12!
Geben Sie die Ersatzspannungsquelle bezüglich der Klemmen 1 und 2 an!
nun gelte: Alle Widerstände haben den Wert R.
Die Klemmen 1 und 2 seien kurzgeschlossen.
Ermitteln Sie den Kurzschlussstrom IK der obigen Schaltung!
Nun sei zwischen die Klemmen 1 und 2 eine Stromquelle eingefügt.
Wie groß ist die Spannung U12?
Aufgabe MO04
Gegeben sei ein Netzwerk aus einer Spannungsquelle und 5 Widerständen.
Gegeben seien die Widerstandswerte R1 bis R3 sowie U0.
Geben Sie für dieses Netzwerk die Ersatzspannungsquelle an und bestimmen
sie deren Innenwiderstand R, die Leerlaufspannung U und den
Kurzschlussstrom Ik.
Aufgabe MO05
Gegeben sei ein Netzwerk aus einer Stromquelle und 5 Widerständen. Gegeben
seien die Widerstandswerte R1 bis R3 sowie Iq.
Geben Sie für dieses Netzwerk die Ersatzspannungsquelle an und bestimmen
sie deren Innenwiderstand R, die Leerlaufspannung U und den
Kurzschlussstrom Ik.
Aufgabe MO06
Gegeben sei ein Netzwerk aus einer Spannungsquelle und 3 Widerständen.
Gegeben seien die Widerstandswerte R1 und R2 sowie U0.
a) Geben Sie die Werte der Ersatzspannungsquelle an!
b) Wie müssen Sie R2 dimensionieren, damit die Spannungsquelle der
Ersatzspannungsquelle eine Spannung von U0/4 hat?
Aufgabe MK01
Analysieren Sie die gegebene Schaltung mit Hilfe des
Knotenspannungsverfahrens. Gesucht ist die Spannung U 4.
Gegeben sind U0, R1, R2, R3, R4 sowie der Steuerfaktor k.
1. Stellen Sie die Leitwertmatrix zunächst nur für das
Widerstandsnetzwerk auf! Welches sind die Unbekannten?
2. Bauen Sie die ideale Spannungsquelle ein!
3. Bauen Sie die gesteuerte Stromquelle ein!
4. Lösen Sie das Gleichungssystem, evtl. durch Reduktion auf weniger
Gleichungen!
5. Bestimmen Sie die gesuchte Spannung U 4!
6. Wie groß wird U4, wenn Sie den Widerstand R4 durch einen Leerlauf
ersetzen?
7. Wie groß ist I4, wenn Sie den Widerstand R4 durch einen Kurzschluss
ersetzen?
8. Wie groß ist der Ersatzwiderstand der Schaltung von R 4 aus gesehen
(also ohne R4)?
Aufgabe MK02
Analysieren Sie die gegebene Schaltung mit Hilfe des
Knotenspannungsverfahrens. Gesucht ist die Spannung U 4.
Gegeben sind U0, R1, R2, R3 sowie der Steuerfaktor k.
1. Stellen Sie die Leitwertmatrix zunächst nur für das
Widerstandsnetzwerk auf! Welches sind die Unbekannten?
2. Bauen Sie die Spannungsquelle ein!
3. Bauen Sie die gesteuerte Stromquelle ein!
Geben Sie die Einheit des Steuerfaktors k an!
4. Lösen Sie das Gleichungssystem, evtl. durch Reduktion auf weniger
Gleichungen!
5. Bestimmen Sie die gesuchte Spannung U 4!
6. Bestimmen Sie U4 für den Grenzfall k = 0!
Aufgabe MK03
Analysieren Sie folgende Schaltung mit Hilfe des Knotenpotentialverfahrens.
Gesucht ist die Spannung U3 in Abhängigkeit von den Widerständen, dem
Steuerfaktor v und vom Strom I 0.
Stellen Sie das Gleichungssystem auf:
- Leitwertmatrix
- Stromquelle
- gesteuerte Spannungsquelle
Bestimmen Sie U3, indem Sie das Gleichungssystem lösen.
Aufgabe MK04
Gegeben ist die folgende Schaltung, die Sie mit Hilfe des KnotenpotentialVerfahrens analysieren sollen. Gesucht ist die Spannung U 2 in Abhängigkeit
von den Widerständen und den unabhängigen Quellen. Alle Widerstände ,
unabhängige Quellen und der Steuerfaktor k sind gegeben.
1. Stellen Sie das Gleichungssystem auf. Denken Sie dabei auch an die
gesteuerte Stromquelle!
2. Lösen Sie das Gleichungssystem und berechnen Sie U2 in Abhängigkeit
von den gegebenen Werten.
3. Wandeln Sie die Stromquelle Iq1 zusammen mit R1 in eine
Spannungsquelle um und kontrollieren Sie das obige Ergebnis für den
Sonderfall k=0 mit Hilfe des Überlagerungssatzes.
Aufgabe MK05
Gegeben ist die folgende Schaltung, die Sie mit Hilfe des KnotenpotentialVerfahrens analysieren sollen. Gesucht ist die Spannung U1 in Abhängigkeit
von den Widerständen und den unabhängigen Quellen. Alle Widerstände ,
unabhängige Quellen und der Steuerfaktor k sind gegeben.
s