Blatt 05
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Fakultät für Informationsund Kognitionswissenschaften Wilhelm-Schickard-Institut für Informatik Abteilung Rechnerarchitektur Technische Informatik I Übungsblatt 5, SS 2009 Abgabe: 09.06.2009 Aufgabe 1 Magnetdatenträger (6 Punkte) Die Abbildung zeigt schematisch einen Magnetdatenträger und einen Lesekopf. Der Lesekopf bewegt sich mit der Geschwindigkeit v relativ zum Datenträger, an dessen Oberfläche homogen magnetisch geladene Parzellen liegen. Es sei l die Breite des Spaltes zwischen den Polen und A die Fläche der Pole am Lesekopf. Nehmen Sie an, dass das Magnetfeld zwischen den Polen räumlich konstant ist und dem vom Datenträger direkt unter dem Spalt erzeugten Feld entspricht. Dabei bezeichne B0 das maximale im Spalt auftretende Magnetfeld, das vom Datenträger verursacht wird. (a) Wie groß ist das resultierende Magnetfeld B im Spalt des Lesekopfes, während er sich vollständig über einer Parzelle p1 befindet? Wie groß ist B, wenn er sich genau mittig über der Grenze zwischen gegensätzlich magnetisierten Parzellen wie p1 und p2 befindet? (b) Berechnen Sie die maximale am Lesekopf induzierte Spannung U . (c) Zeichnen Sie den zeitlichen Verlauf der induzierten Spannung und des resultierenden Magnetfelds im Lesekopf für einen Lesevorgang von p1 bis p3 . Aufgabe 2 Spule (3+1 Punkte) Gegeben ist eine einlagige Zylinder-Luftspule mit 750 Wicklungen aus Kupferdraht mit einem Drahtdurchmesser von 0, 3mm. Die Spule ist 25cm lang und hat einen Wicklungsdurchmesser von 3cm. (a) Berechnen Sie die Induktivität der Spule. (b) Wie groß ist die Selbstinduktionsspannung, die beim Ausschalten der Spule auftritt, unter der Annahme, dass die Stromstärke linear von 1, 5A innerhalb von 10−3 s auf 0 absinkt? (c) Wie groß ist der elektrische Gleichstromwiderstand der Spulenwicklung? (d) Optional: An die Spule wird nun eine Wechselspannung mit 6V angelegt. Wie groß ist die induzierte Spannung in eine zweite Spule mit 150 Wicklungen? Aufgabe 3 Kenngrößen im Wechselstromkreis (7 Punkte) Gegeben sei der folgende Wechselstrom i(t) = ( 2î T ,0 ≤ t < ·t − 2Tî · (t − T 2) T 2 , T2 ≤ t < T mit der Periodendauer T und dem Scheitelwert î. (a) Berechnen Sie den Gleichrichtwert. (b) Berechnen Sie den Effektivwert. (c) Berechnen Sie den Formfaktor. Aufgabe 4 Schaltverhalten an einer Kapazität (4 Punkte) Dargestellt ist ein einfacher Spannungspuffer, bestehend aus einem Widerstand und einem Kondensator. (a) Nach welcher Zeit nach dem Anlegen der Spannung U erreicht die Spannung am Kondensator 95% von U ? Verwenden Sie für diese Teilaufgabe die folgenden Werte: R = 1kΩ, C = 1µF . (b) Wenn der Kondensator vollständig geladen ist und die Spannung U komplett ausfällt (abgeklemmt wird), welche Bedingung für Rv muss erfüllt sein, damit die Spannung am Verbraucher im Moment nach dem Ausfall über 95% liegt? (c) Wie lange darf die Spannung U komplett ausfallen, damit die Spannung am Verbraucher nicht unter 95% fällt? Verwenden Sie für diese Teilaufgabe die folgenden Werte: R = 1kΩ, C = 1µF, Rv = 100kΩ.
