Ideales Gasgesetz

Aufgaben
1.) Einführungsaufgabe: mechanische Arbeit
Miss die Wegstrecken sAB ab, notiere sie und trage auch die dazugehörige Kraft F ein!
Zeichne auch noch mal den Körper in der Zielposition!
Verschiebung 1
A
F=4N
B
sAB=………….m
F=…………..N
Verschiebung 2
A
F=2N
B
sAB=………….m
F=…………..N
Verschiebung 3
A
F=4N
B
sAB=………….m
F=…………..N
So. beurteile nun deiner Anschauung nach, wo man am wenigsten und wo am meisten
arbeiten muss!
Bilde eine Rangfolge und berechne die Arbeit!
2.) Unten ist ein Wassermodell des Stromkreises abgebildet. Der Höhenunterschied zwischen
den Wasserbecken beträgt 4m.
a) Berechne, welche Arbeit die Gravitation an 5kg Wasser verrichtet, wenn sie das Wasser
vom oberen in den unteren Behälter drückt! (Lösung: W=200J)
b) Berechne die Gravitationsspannung! (Lösung: G=40J/kg)
c) Der Höhenunterschied betrage nun 10m. Wie groß ist nun die Gravitationsspannung?
(Lösung: G=100J/kg)
d) Wie groß müsste der Höhenunterschied sein, damit an 12kg Wasser eine Energie von 120J
übertragen wird? (∆h=1m)
e) Welcher Höhenunterschied ist notwendig, wenn die Gravitationsspannung 220J/kg beträgt?
(Lösung: ∆h=22m)
1
f) Die Anordnung sei nun auf einem anderen Planeten der die dreifache Gravitationskraft
aufweist. Wie groß muss der Höhenunterschied nun sein, damit die Gravitationsspannung
100J/kg beträgt? (∆h=3.333m)
3.)
Betrachten wir ein Leiterstück mit den Orten A und B! A und B sind voneinander 0,2m
entfernt.
B
q
A
Zwischen den beiden Punkten A und B wird dabei eine Ladung verschoben. Die Spannung
zwischen den beiden Punkten soll 5V sein.
Ein Ladungsträger trägt Ladungsmenge von q=0,001C.
a) Berechne die Arbeit, die die Spannungsquelle verrichtet, wenn sie die Ladung durchdrückt!
(Lösung: W=0,005J)
b) Berechne die Kraft, mit der das elektrische Feld die Ladung verschiebt! (Lösung:
F=0,025N)
4.)
a) Welche Arbeit verrichtet eine Spannungsquelle, wenn sie Ladung der Menge von 2C über
einen 2m langen Leiter drückt und eine Spannung von 10V hat? (Lösung: W=20J)
b) Welche Kraft wirkt dann auf diese Ladungsmenge? (Lösung: F=10N)
c) Ohne dass man an der Spannung was ändert, wird nun die Spannung über 0,5m Leiterlänge
angelegt.
Wie groß ist nun die wirkende Kraft? (Lösung: F=40N)
5.)
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2
6.) Durch einen Leiter fließt Ladung (siehe untere Abbildung). Ein Ladungsträger besitzt die
Ladung von −0,05C.
a) Wie groß ist die Stromstärke, wenn die Geschwindigkeit der Ladungsträger nach rechts
1m/s beträgt?
(Lösung: I=0,1A nach links)
b) Wie groß ist die Stromstärke, wenn die Geschwindigkeit der Ladungsträger 2m/s beträgt?
(Lösung: I=0,2A nach links)
(Anmerkung: In Wirklichkeit ist die Ladung eines Elektrons viel kleiner und meistens sind
auch viel mehr Ladungsträger in Bewegung)




2m
7.) Durch einen Leiter fließt Ladung nach rechts (siehe untere Abbildung). Die Stromstärke
beträgt 1A. Welchen Betrag hat die Ladungsmenge eines Ladungsträgers, wenn die
Geschwindigkeit der Ladungsträger 1m/s beträgt? (Lösung: q=0,0625C)
+
+
+
+
+
+
+
+
0,5m
(Anmerkung: In Wirklichkeit ist die Ladung eines Elektrons viel kleiner und meistens sind
auch viel mehr Ladungsträger in Bewegung)
8.) Ströme mit verzweigten Wegen
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9.) Erinnere Dich an den Versuch, wo wir Strom durch den hauchdünnen Draht einer
Glühbirne fließen ließen! Der Draht habe 1/100 der Querschnittsfläche der Zuleitungen. Sei
nun die Geschwindigkeit der Ladungen in den Zuleitungen 0,0001m/s.
a) Welche Geschwindigkeit haben die Ladungen dann im Glühdraht? (Lösung: v=0,01m/s)
b) Warum glüht der Draht, nicht aber die Zuleitungen?
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10.) Unten soll Stromstärke und Spannung gemessen werden.
Verdrahte die untere Schaltung richtig und markiere die geeignete Position der
Drehwählschalter!
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