1. Schulaufgabe (Worg)

1. Schulaufgabe aus der Physik
Dezember 2007 - zur Verfügung gestellt von Dr. Roman Worg, München
1. Aufgabe: Beschreibung und Deutung eines Experiments
Skizziere, beschreibe und erkläre das Experiment, das
vorgeführt wird. Gib in der Skizze auch alle nötigen
Richtungen an und gehe auf die Art der
Elektrizitätsquelle ein.
Hinweis: Folgender Versuch wurde gezeigt:
Von einem Aluminiumstreifen wird ein
Schattenwurf hergestellt. Bringt man unter den
Streifen einen Permanentmagneten, so beginnt
der Steifen bei Stromfluss zu flattern.
2. Aufgabe: Magnet und Spule
Auf einem Wagen ist eine kurzgeschlossene Spule
befestigt. Der Wagen bewegt sich auf den festen Magneten
zu. Beschreibe und erkläre, was zu erwarten ist.
3. Aufgabe: Energietechnik (Grundwissen aus 8. Jgst.)
In einem Dorf sind einige Elektrogeräte in Betrieb, die insgesamt die Nutzleistung von PN = 18,5 kW
haben. Die Netzspannung beträgt 230 V. Das Dorf ist über ein Hochspannungssystem an ein
Wasserkraftwerk angeschlossen. Die Hochspannung beträgt UH = 20 kV; der Leitungswiderstand ist
insgesamt RL = 3,0 Ω.
a) Bestimme die Stromstärke IN im Dorf sowie die Stromstärke IL in der Hochspannungsleitung.
b) Berechne die Leistung, die in der Hochspannungsleitung umgesetzt wird und begründe damit kurz,
warum das Hochspannungssystem einen Wirkungsgrad von nahezu 100 % hat.
c) Damit die Nutzleistung 18,5 kW erreicht wird, fließen im Wasserkraftwerk in jeder Sekunde 130 l
Wasser aus 20,0 m Höhe durch die Turbine. Zeige durch eine Rechnung, dass pro Sekunde 25,5 kJ an
Höhenenergie umgesetzt werden und bestimme den Wirkungsgrad des Kraftwerks.
4. Aufgabe: Felder
a) Das Bild zeigt einen Ausschnitt aus einem
elektrischen Feld. Zeichne die Kraftpfeile für die
beiden Ladungen Q1 (positiv) und Q2 (negativ)
ein.
b) Durch den nebenstehend skizzierten Stab fließt
der Strom I (technische Richtung ist
eingezeichnet). Zeichne einige magnetische
Feldlinien ein.
5. Aufgabe: Teilchen im Magnetfeld
a) Zeichne die Kraft auf das negativ geladenen
Teilchen ein.
b) In welche Richtung bewegt sich das positiv
geladene Teilchen?