elektrischen wechselspannung

0
-‘
\
Berechnen Sie für die gegebene
Ladungsverteilung den Betrag des
elektrischen Moments bezüglich des
Punktes P.
0
L&f
n e l'n mffl
@titnct
Eine dielek
auf der Obe
Kapa zität
tte ist auf der Unterseite vollständig,
weise metallisch belegt. Berechnen Sie die
ne Berücksichtigung von Streuungen.
".
P
A
Die skizzierte Schaltung mit einem idealen Operationsverstärker
soll durch eine äquivalente Spannungsquelle ersetzt werden.
Bestimmen Sie allgemein die Parameter Ri und Uq_
2.KOLLOQUIUM Grundl. d. Elektrotechnik 1 1989/90 Seite 1
Matr.Nr:
Name:'
Ausgangsspannung UA an.
achten Sie: SZ>>T/2)
qc2
An der Widerstands-Dioden-Kombination liegt eine sägezahnförmige
Wechselspannung. Vernachlässigen Sie die Schwellenspannung der
Dioden und geben Sie
(i) den Zeitverlauf des Stromes 1 durch den 4,7ka-Widerstand,
(ii) die erforderliche Spitzensperrspannung der Dioden an.
1
1
2.KOLLOQUIUM Grundl. d. Elektrotechnik
1
1989/30 Seite 2
J !,
54
n
Stnrkttit .’
(Bi@tte B120-, L&nge L-1 2a) 1- ~j~~~
be+teht aur vier Schichtm eine8 .YL;:
.Bim streifenförmige
.:, , I . :
beidseitig metallisierten
‘, :Dielektrikumr (Schichtdicke
jeweils t -0,24m~~, &=2,4). Die, -',
HetallbelPge sind mit swei
.:,
:.
Anschlüssen wie axigegeben
kontaktiert. Wie groB,ist die
Kapszitat der Struktur? ?’
2
cz E$
&*
&R
,.d_
qru __am
.<,R. 8s4.10’40F
fl: 2,s. 40-3 m=
&=&. Ce = L. CL,+
,U_~C~
I
r”-.
’
llisierten, p-dotiertentleiterschicht stellt sich
nachL Anlegen einer Spannung U>O
vor der positiven Elektrode eine
nega,tive Raumladungszone mit der
kons tanten $adungsdichte
rrr ~4.10~ C/cm und der von
Spannung U abhängigen Dicke
t ei.n. Die Raumladungszone kann
als Isolator mite,;Vl, der Rest
der Schicht als elektrisch
leit:fHhig angenommen werden.
Berechnen Sie den Wert von 2 für
u-25 iV.
deO’
Eine insgesamt ungeladene
Dreileiteranordnung wird durch
die TeilwiderstHnde und die
Zwischen den Leitern 1 und 2
liegt die GleichspannungWO, 9kV.
1 L.KOLLOQUIUM Grundl. d. Elektrotechnik 1 1989/90 Seite 3
Eine streifenförmige Struktur (Breite
B=25mm, Länge L=lSOmm) besteht aus
vier Schichten eines beidseitig
metallisierten Dielektrikums
(Schichtdicke jeweils&=0,32mm,
cr=2,6). Die Metallbeläge sind mit
zwei Anschlüssen wie angegeben
kontaktiert. Wie groß ist di .e Kapazität der Struktur?
Cf =
r*-cr-
B .L
2
Ein Kup erprofilleiter (Cu:
8~56.10 f S/m) besitzt die angegebenen
Querschnittsabmessungen (Maßangaben
in mm). Berechnen Sie den zugehörigen
längenbezogenen elektrischen
Widerstand.
qC8
Der Schalter S ist über lange Zeit geöffnet und wird zur Zeit t=O
geschlossen. Berechnen Sie den Wert der Spannung U,
(i) unmittelbar vor dem Schließen von S, - b
(ii) lange nach dem Schließen von S.
2.KOLLOQUIUM Grundl. d. Elektrotechnik
1
1
1989/90 Seite 4
1
q
c9
Zen Sie folaende Aussacrm
w
-AT*
1.
Das elektrische. Potential besitzt die SI-Einheit
2.
Ein homogenes elektrisches S
gekennzeichnet, daß
3.
Die Formel für die elektrische Feldstärke einer Punktladung im
leeren Raum ist .._...
.@
t= 'c-=L
+TGV
4.
Elektrische Flußdichtelinien sind Vektorlinien der
elektrischen Flufidichte mit folgender zusätzlicher
Festlegung: . ..&%.&k~~..~ 7*&2uqk
5.
. . . . .
A’tio* $Z&.........der
6.
Die elektrische Spannung ist.
elektrischen Feldstärke.
7.
Der Satz 'vom elektrischen Hüllenfluß lautet in Worten . . . .
8.
Die Dielektrizitätskonstante des leeren Raumes besitzt den
Wert . . . . . . . .
.C
9.
10
&;
Die SI-Einheit des spezifischen elektrischen Widerstandes ist
............
-;+3
f)PC
Die Zeitkonstante einer R-C-Reihenschaltung ist definiert
als.......
z= 9-c
1 2.KoLLOQUIUII Grundl. d. Elektrotechnik 1 1989/90 Seite
1
An der Dioden-Widerstands-Kombination'liegt eine sägezahnförmige
Wechselspannung. Vernachlässigen Sie die Schwellenspannung der
Dioden und geben Sie
(i) dei Zeitverlauf des Stromes 1 durch den 470&Widerstand,
(ii) die erforderliche Spitzensperrspannung der-Dioden an.
'19;*3$o*too = z33JL.
UB2
Ll
B3
Am Eingang der dargestellten
Schaltung liegt eine
sinusförmige Wechselspannung UB
der Amplitude 6V. Nehmen Sie die
Schwellenspannung der Diode mit
0,7V an, und ermitteln und
skizzieren Sie den Zeitverlauf
der AUSgancJS~SpaMUng UA.
1
Ein Rillenfahrdraht atis
Leitungskupfer (t = 56. 1 O%/m)
besitzt die angegebenen
Querschnittsabmessungen
WaSangaben in nm). Ber e chnen
Sie den zugehorigen
längenbezogenen elektrischen
Widerstand.
2.KOLLOQUIUM Grundl. d. Elektrotechnik
1 1989/90
1
Seite 2
I
c3
Cl
,+Pi
’
Eine insgesamt ungeladene
Dreileiteranordnung wird durch
die Teilwiderstände und die
Gleichspannung U=1,2kV. Wie groß sind die Uberschußladungen auf
.
In einer beidseitig metallisierten ndotierten Halbleiterschicht stellt sich
nach Anlegen einer.Spannung U>O vor der
negativen Blektrode eine positive
Raumladungszone mit der onst nten
Ladungsdichte 9 ,~p5.10-tfC/cm 4und der von
der Spannung U abhangigen Dicke 1 ein. Die
Raumladungszone kann als Isolator mit
Cr # 1,der Rest der Schicht als
elektrisch leitfähig angenommen werden. Berechnen Sie den Wert
vonffür
U=400v. b
Pp) = KZ
Eingang der dargestellten Schaltung
liegt eine sinusförmige Wechselspannung UR
der Amplitude SV. Nehmen Sie die
Schwellenspannung der Diode mit.O,7V an,
und ermitteln und skizzieren Sie den
Zeitverlauf der Ausgangsspannung UA.
Am
2-KOLLOQUIUM Grundl. d. Elektrotechnik I 1989/90 Seite 3
1
87
n
SI
*
4
Der Schalter S ist über lange
Zeit geöffnet und wird zur Zeit
t=O geschlossen. Berechnen Sie
den Wert der Spannung U
(i) unmittelbar vag dem
’ Schließen von S,
(ii) lange nach dem
‘!
\ Schließen von S.
d
G
!’
/
/’
Am Eingang der Schaltung liegt die angegebene rechteckförmige
Wechselspannung U . Geben Sie den zugehörigen Zeitverlauf der
Ausgangsspannung 6 A an. (Schwellenspannung der Diode m 0.
Beachten Sie : 51raT/2) _+ . _& LA
._
L.KOLLOQUXUM Grund1. d. Elektrotechnik
1.
dadurch
1
1989/90 Seite 4
gekennzeichnet,
daß
.%i+..
d;rL ni& &&m
2.
Der elektrische Fluß ist .d!<.'&$
Flußdichte.
3.
Die Formel für das elektrische Potential einer Punktladung im
leeren Raum ist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.
Der Satz vom elektrischen Hüllenfluß lautet in Worten
5.
Die Formel für die Ersatzkapazität einer Reihenschaltung von
zwei Kondensatoren lautet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.
Elektrische Feldstärkelinien werden unter folgenden
Bedingungen einfach Feldlinien genannt: .!~vF..&+.~~‘
. .~
...
..der elektrischen
\Eu+d dt.4 zitt&+&crr;nh PasspBg s:Ivd.
7.
Die SI-Einheit der elektrischen Resistivität ist iP6.aIH*
0
8.
9.
10.
Die elektrische Feldkonstante besitzt den Wert . . . . . . . . '2'
&_t 8,854.&"2 F(n7
c
PE
Der elektrische Fluß besitzt die SI-Einheit .??m'lym% . . . .
Eine homogene elektrische Flußverteilung ist dadurch
gekennzeichnet, daß . . . . . . . . . . :. . .
Grundlagern der Elektmtechnik 1
2. Klausur
2 1 . J&nner 1 9 9 2
/r;fol ; #An die RC-Schaltung wird zum ZeitPunkt t=O eine Gleichspannung gelegt.
t
_Z
Berechnen Sie die Werte des aufrro
=
nun~A~x
genommenen Stroms vor, unmittelbar
nach und lange Zeit nach dem Anlegen
der Spannung sowie die maßgebende
Ta = qun
L+L = or0osA ,/
Zeitkonstante. Zeichnen Sie damit,
maßstäblich richtig, den Zeitverlaufr=R.~=,,A..~~F= 03~ J'
des Stroms.
Eingang der Schaltung liegt eine
Dreieck-Wechselspannung. Berechnen
Am
i
Die skizzierte, dünnwandige.
Kreiskegelschale wird v;tä;;EeI
elektrischen Strom der
durchflossen. Stellen Sie die
Flächenstromdichte (Vektor!) in
der Schale als Funktion der
Koordinate z dar.
IO
O,,,
:
änsen Sie folaende Aussaaeq
1.
Homogene Dielektrika sind dadurch gekennzeichnet, daß . . .
2.
Das elektrische Potential besitzt die SI-Einheit .S.
3.
Elektrische Feldstärkelinien sind Vektorlinien der
elektrischen Feldstärke mit folgender zusätzlicher
Festlegung
......
4.
Der Satz von elektrischen Hüllenfluß lautet in Worten:
. . . . . . .
5.
Isotrope Dielektrika sind folgendermaßen zu
charakterisieren:
......
6.
Der Satz von der elektrischen Umlaufspannung lautet in
Worten:
......
_!+5k
ist $14". ,
7.
Die SI-Einheit der elektrischen Resistivität
8.
Die Dielektrisitätskonstante des leeren Raums besitzt den
Wert
...
9 .
Die Formel für die elektrische Flußdichte einer Punktladung
im leeren Raum ist . . . .
10.
Eine Kugelschale wird von einem
elektrischen Strom der Stärke 1
durchflossen. Stellen Sie die
Flächenstromdichte (Vektor!) in der
Schale als Fu ktion des
Polarwinkels 9 d a r .
-
Berechnen Sie für ein geschlitztes
Aluminiumrohr mit dem skizzierten
Querschnitt den längenbezogenen
elektrischen Widerstand
(&: T=34.106S/m).
Die elektrische Stromstärke ist Bc&a- .(&$w
der elektrischen Stromdichte.
Y,
t
Eine dielektrische Platte
(a=80mm, c=45mm,.l=O,lOmm,
&=2,5) ist auf der einen Seite
durchgehend und auf der
anderen Seite in Streifen
(b=Smm) metallisch beschichtet. Die Streifen sind wie
angegeben kontaktiert.
Berechnen Sie die Kapazität
c12.
0
Gef! Lgl
Berechnen Sie für die gegebene
Ladungsverteilung den Betrag des
elektrischen Moments bezüglich des
Punktes P.
_
Eine dielektrische Platte ist auf der Unterseite vollständig,
auf der Oberseite teilweise metallisch belegt. Berechnen Sie die
Kapa_zität CAB, ohne Berücksichtigung von Streuungen.
Die skizzierte Schaltung mit einem idealen Operationsverstärker
soll durch eine äquivalente Spannungsquelle ersetzt werden.
Bestimmen Sie allgemein die Parameter Ri und Uq.
0
Zwischen zwei ausgedehnte, parallele
Metallplatten wird parallel ein
Doppelscheibchen gebracht. Berechnen
Sie die sich einstellende Ladung Q.
Am Eingang der skizzierten
Schaltung liegt eine sinusförmige Wechselspannung UE
der A_mplitude 7,0V und der
Frequenz 50Hz. Nehmen Sie die
Schwellenspannung der Diode
mit 0,7V an. Bestimmen und
skizzieren Sie den Zeitverlauf der Spannung UA am
leerlaufenden Ausgang.
Ein Alumi ium-Profilleiter,
Y =34.10 g S/m, besitzt den angegebenen Querschnitt (Längenmaße in
mm). Berechnen Sie seinen längenbezogenen elektrischen Widerstand.
0
Berechnen Sie die an der
Grenzfläche zwischen den beiden
isotropen Medien auftretende
Flächenladungsdichte.
0
s;skfi
Der Kondensator ist
zuerst bei offenem
Schalter S vollständig
geladen undddann durch wird
Schließen von S wieder
entladen. Berechnen Sie
für den Entladevorgang
den Maximalwert und die
Zeitkonstante des
Stroms 1.
.
Ergänzen Sie folgende Aussaaen
0
1.
Die Quasi-Elektrostatik ist gekennzeichnet durch
2.
Ein stromfreier, elektrisch leitender Körper besitzt
bezüglich des elektrostatischen Potentials folgende
Eigenschaft:
.....
....
-_
0
3.
Die Darstellung der elektrischen Spannung als Kurvensumme
der elektrischen Feldstärke lautet: . . . . .
4.
Unter dem Begriff "Influenz" versteht man
5.
Der Richtungssinn des elektrischen Flusses ist konventionell
so
festgelegt:
......
6.
Der Satz vom elektrischen Hüllenfluß lautet in Worten:
7.
Die kohärente SI-Einheit der Kapazität ist, ausgedrückt im
(m, V, s, A, K)-System, . . . . . .
8.
Die Permittivität isotroper Dielektrika ist erklärt als . .
. .
9.
Elektrische Flußdichtelinien lassen sich so
charakterisieren: . . . . . . .
10.
Das ungestörte elektfrische Erdfeld beträgt an der Erdoberfläche im Mittel etwa . . . . . .
.....
.
.
Die skizzierte, dünnwandige
Halbkugelschale wird von einem
elektrischen Gleichstrom der
Stärke 1 durchflossen. Stellen Sie
die Flächenstromdichte (Vektor!)
in der Schale als unktion des
Winkels 8 für 04 $ dn/2dar.
0
C
040
*
uaänzen Sie folgende Aussau=
1.
Die Quasi-Elektrostatik ist gekennzeichnet durch . . . .
+i f 2 UrUJ -u Y”- /WJb, s(es- CA-Q &/y/PJuy
cirz baue 4/4%sA~A d- 0h-b c/cy /&V fspg - 9LLf-w d'~Qw"jJ Ld;,
2.
Ein stromfreier, elektrisch leitender Körper besitzt
bezüglich des elektrostatischen Potentials folgende
Eigenschaft:
.....
L/
/II’ Q//r
- &YhC 5 UOevJ fI%+ +eu Kr;tch+J v’
3.
Die Darstellung der elektrischen Spannung als Kurvensumme
der elektrischen Feldstärke lautet: . . . . .
4.
Unter dem Be riff "Influenz" versteht man
5.
o:c ~k4 PZL+ v9v,
flPf/c- dt%
obe, fl&&, @,h h.$Qv~
Der Richtungssinzs elektrischen Flusses ist konventionell
.....
so
6.
7.
festgelegt:
......
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/ps. 2" tiP&,Y@Y (ClJ~~~J,
CCLL+@f
QJP(L
Der Satz vom elektrischen Hüllenfluß lautet in Worten: . .
;J s/C'rG o/cr
0 e, &&+J&G?+L Fl& d*u,C %+ w&Y&
/
t?,u.~exC~&V-~- &G&j
Die kohärente SI-Einheit der Kapazität ist, ausgedrückt im
(m, V, s, A,
X)-System,
......
8.
Die Permittivität isotroper Dielektrika ist erklärt als
9.
Elektrische Flußdichtelinien lassen sich so
charakterisieren:
..,....
10.
Das ungestörte elekt# rische Erdfeld beträgt an der Erdoberfläche im Mittel etwa . . . . . .
..