1. Physikschulaufgabe

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1 1. Geben Sie eine Definition der Größe elektrische Spannung in Textform an. 2. Geben Sie eine Definition der Größe Stromstärke in Textform an. 3. Durch einen Kupferdraht mit dem Widerstand 225 W fließt Strom von 40mA. Berechnen Sie die am Kupferdraht anliegende Spannung. 4. Berechnen Sie den elektrischen Widerstand, den ein 50 m langer Aluminiumdraht 2 mit einer Querschnittsfläche von 0,40 mm bei einer Temperatur von 25 C aufweist. 5. Es soll der elektrische Widerstand eines Drahtstücks gemessen werden. Zeichnen Sie den Aufbau einer entsprechenden Schaltung und beschreibe sie kurz. 6. a) Was verstehen wir unter einem ohmschen Leiter? Nenne zwei Beispiele für ohmsche Leiter. b) Was besagt das ohmsche Gesetz? c) Welche Bedingung muss bei einem Leiter aus Eisen vorherrschen, damit er dem ohmschen Gesetz genügt? d) Geben Sie die Gleichung für den elektrischen Widerstand an (mit Einheit und Definition der Einheit). 7. Das Birnchen einer Taschenlampe trägt die Aufschrift: 12 V / 150 ma. a) Berechnen Sie den Widerstand des Glühbirnchens bei der Betriebsspannung. b) Was ist die Ursache dafür, dass der mit einem Multimeter (Vielfachmessgerät) gemessene Widerstand des (kalten) Glühbirnchens kleiner ist, als der berechnete Widerstandswert bei Betriebsspannung? c) Welche elektrische Leistung setzt das Glühbirnchen um? 8. Bei einem Schulversuch wurden für die beiden Bauelemente B1 und B2 folgende Messreihen aufgenommen: U in V 0 1 1,5 2 2, B1: I 1 in ma B2: I 2 in ma a) Zeichnen Sie die Kennlinien von B1 und B2 in ein gemeinsames I-U-Diagramm. b) Berechnen Sie den elektrischen Widerstand der Bauelemente bei 2 V und 8 V. c) Entscheiden und begründen Sie, um welche Art Bauteil (Ohm scher Widerstand, Glühlampe, Kohlewiderstand) es sich bei B1 und B2 handeln könnte. RP_A0001 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0001) 1 (1)

2 1. Wovon ist der elektrische Widerstand bei einem metallischen Leiter abhängig? (3 Kriterien angeben) 2. An einem Stück Konstantandraht wird in einer Messreihe die Stromstärke bei verschiedenen Spannungen gemessen. U in V 1 2,5 5 7,5 10 I in A 0,2 a) Ergänzen Sie die fehlenden Werte in der Messwerttabelle und zeichnen Sie im geeigneten Maßstab die I-U - Kennlinie. b) Zeichnen Sie einen Schaltkreis zur Ermittlung der genannten Abhängigkeiten für spannungsgenaues Messen. c) Stellen Sie den Schaltkreis für stromrichtiges Messen dar? 3. Tom möchte seinen Partykeller mit vorhandenen Halogenlämpchen (15 W / 10 V) beleuchten. a) Wie kann er die Lämpchen an den Haushaltsstromkreis direkt (ohne Trafo oder Vorwiderstand) anschließen, ohne dass sie durch Überspannung zerstört werden. b) Wie viele Halogenlämpchen sind dazu erforderlich? Erstellen Sie eine Schaltskizze. c) Berechnen Sie den Gesamtwiderstand R G der verwendeten Lämpchen. d) Berechnen Sie die aufgenommene elektrische Leistung P el. 4. Bastel-Hugo soll aus einem vorhandenen Stück Draht einen Widerstand mit dem Wert R = 5,00 W (bei 20 C) herstellen. Der Draht hat einen Durchmesser von 2 W mm 0,3 mm und besteht aus einer Cu-Ni-Zn-Legierung (Neusilber = 0,29 ). m Berechnen Sie die Länge des Drahtes. Kann Hugo gewährleisten, dass der Widerstandswert genau erreicht wird? 5. Welche der folgenden Aussagen treffen auf das ohmsche Gesetz zu? Kreuzen Sie an! I R = U I const. U = R I= U U I = const. U const. I = U = const. RP_A0002 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0002) 1 (2)

3 6. Manche Heizstrahler geben ihre Wärme über einen gewickelten Draht aus Chromnickelstahl ab, der durch elektrischen Strom zum Glühen gebracht wird. Wann ist die Stromstärke im Heizdraht größer, direkt nach dem Einschalten oder im laufenden Betrieb? Kurze Begründung! 7. Eine Halogenlampe mit der Aufschrift 12V 20W ist an eine 12V- Autobatterie angeschlossen. a) Berechnen Sie die Stromstärke, den Widerstand und den Leitwert bei Nennspannung. b) Wird an die Halogenlampe eine Spannung von 1V angelegt, fließt folgender Strom: I II III genau 0,14 A mehr als 0,2 A weniger als 0,1 A Welche der drei Varianten I, II oder III ist die Richtige? Begründen Sie! RP_A0002 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0002) 2 (2)

4 1.0 Der spezifische Widerstand von leitenden Materialien ist in Tabellenwerken / Formelsammlungen für die Betriebstemperatur 20 C angegeben. 1.1 Warum bezieht sich der Tabellenwert auf eine Temperatur? 1.2 Was bedeutet folgende Angabe 2 W mm Fe = 0,10? m 1.3 Wie kann in der Praxis der spezifische Widerstand eines Drahtstücks bestimmt werden? Ein Widerstandsmessgerät ist nicht vorhanden; nur ein Strommessgerät sowie ein Spannungsmessgerät stehen zur Verfügung. 2. Im nebenstehenden Diagramm sind die I-U-Kennlinien von Leitern dargestellt. Ordnen Sie die Ziffern den Leitern in der Tabelle zu. Eisendraht Grafitstab Konstantan Siliziumplättchen Glühfaden einer Lampe Gekühlte Kupferspule 3. Über welche besondere elektrische Eigenschaft verfügt die Legierung Konstantan? 4. Was ist ein a) Heißleiter (NTC-Widerstand)? b) Kaltleiter (PTC-Widerstand)? Geben Sie jeweils ein Beispiel an. 5.0 Drei Widerstände R 1 = 15 W, R 2 = 30 W und R 3 = 45 W sind in Reihe geschaltet und an eine Gleichspannungsquelle mit 27 V angeschlossen. 5.1 Zeichnen Sie das zugehörige Schaltbild einschließlich der Messgeräte für Stromstärke und Spannungen. 5.2 Durch welchen (Ersatz-)Widerstand könnten die drei Einzelwiderstände ausgetauscht werden? 5.3 Welcher Strom fließt durch die drei Widerstände bei der angegebenen Spannung? 5.4 Berechnen Sie die an R,R 1 2 und R 3 anliegende Spannung. RP_A0003 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0003) 1 (2)

5 6. Ein Glühlämpchen hat den (als konstant anzunehmenden) Widerstand R L = 20 W wenn es an eine Stromquelle der Spannung U= 6,0V angeschlossen ist. Nun wird noch ein Widerstand R 1 parallel zum Lämpchen in den Stromkreislauf geschaltet. Von der Stromquelle ausgehend fließt nun ein Strom der Stärke I = 800 ma. Berechnen Sie nachvollziehbar den Wert von R Was ist die Ursache für die Erwärmung eines metallischen Leiters, wenn Strom durch ihn fließt (Teilchenmodell)? 8. Wie sollte ein Stromkabel beschaffen sein, damit es einen möglichst geringen elektrischen Widerstand aufweist? 9. Auf dem Typenschild eines elektrischen Rasenmähers ist zu lesen: 230 V / 1725 W. Welchen elektrischen Widerstand hat der Elektromotor im Normalbetrieb? RP_A0003 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0003) 2 (2)

6 1. Bei einem Versuch wurde für einen elektrischen Leiter die Stromstärke I in Abhängigkeit von der Spannung U gemessen. U in V 0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 7,0 9,0 I in A 0 0,10 0,25 0,42 0,64 0,90 1,54 2,34 a) Nennen Sie ein Leitermaterial, das einen ähnlichen Kennlinienverlauf besitzt und begründen Sie kurz den Kurvenverlauf (Teilchenmodell) b) In diesem Versuch wurde eine spannungsrichtige Schaltung verwendet. Fertigen Sie den zugehörigen Schaltplan an und begründen Sie, warum diese Schaltung spannungsrichtig und nicht stromrichtig genannt wird. 2. An einem 8,0 m langen Draht mit dem Durchmesser 0,2 mm wird ein Widerstand von 20 W gemessen. Um welches Material könnte es sich handeln? (siehe Tabellenbuch / Formelsammlung) 3. Zu Prüfzwecken wird eine Halogenlampe (12V / 55W ) an eine 12-V-Batterie angeschlossen. Gemessen werden dabei die Spannung und der Strom an der Lampe. a) Erstellen Sie eine Schaltskizze mit Spannungs- und Strommessgerät. b) Beschreiben Sie die Auswirkung auf die Lampe für den Fall, dass bei der Messung Spannungs- und Strommesser vertauscht werden. c) Berechnen Sie, ob eine 3A-Sicherung ausreichend ist. d) Berechnen Sie den Betriebswiderstand der Halogenlampe. 4. Von einer Batterie sind folgende Daten bekannt: Kurzschlussstrom I k = 48A, Leerlaufspannung U0 = 12V. a) Wie groß ist die Klemmenspannung der Batterie bei Kurzschluss? b) Berechnen Sie den Innenwiderstand der Batterie. c) Jetzt wird ein Widerstand mit Ra = 8W in den Stromkreis geschaltet. Berechnen Sie die Stromstärke und die Betriebsspannung, die nun an R a anliegt. 5. Ein Strommesser mit dem Innenwiderstand 1,25 W zeigt bei Vollausschlag des Messwerks 0,08 A an. a) Zur Messbereichserweiterung wird ein Widerstand von 0,40 W verwendet. Wie muss dieser Widerstand geschaltet werden? b) Wie groß ist nun die Stromstärke bei Vollausschlag? c) Was ist bei der Messbereichserweiterung zu beachten? RP_A0004 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0004) 1 (1)

7 1. Für einen elektrischen Widerstand wird ein Stück Kupfer-Nickel-Draht (Konstantan) verwendet. An diesem Draht wurde die Stromstärke in Abhängigkeit von der angelegten Spannung gemessen (siehe Tabelle). U in V 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 I in A 0,00 0,12 0,24 0,36 0,49 0,61 0,71 a) Zeichnen Sie die I-U - Kennlinie und begründen Sie, dass es sich im Rahmen der Messgenauigkeit, um einen ohmschen Widerstand handelt. b) Berechnen Sie den Widerstand des Drahtes aus einem (beliebigen) Messwertepaar. c) Tragen Sie in dem Diagramm aus Teilaufgabe a) die Kennlinie für einen Widerstand ein, der doppelt so groß ist (d. h. für einen Draht, der z. B. doppelt so lang wäre). 2. Welchen Durchmesser muss ein 12 m langer Draht aus Messing aufweisen, der bei 20 C einen Widerstand von 8 W haben soll. 3. Zwei Energiewandler (z. B. Glühlampen) mit 230 V / 60 W sowie 230 V / 100 W sind jeweils an eine Haushaltssteckdose angeschlossen. Welcher der beiden Energiewandler besitzt den größeren elektrischen Widerstand? Berechnung! 4. Zwischen dem Umspannwerk und der 45 km entfernten Trafostation ist eine 7,5 mm dicke 2-adrige Leitung aus Aluminium verlegt worden. Wie groß ist der Spannungsabfall in der Leitung, wenn ein Strom von 82 A fließt? 5. Nennen Sie zwei (allgemeine) Gründe für die Verwendung von Widerständen in Stromkreisen (ggf. mit Skizze). 6. Zeichnen Sie das Schaltsymbol eines veränderbaren Widerstands (z.b. Schiebewiderstand) und beschreiben Sie kurz seine Wirkungsweise. 7. Der Widerstandswert von Festwiderständen kann auch mit farbigen Ringen codiert sein. Wie lautet (in richtiger Reihenfolge) die Farbcodierung eines Widerstands von a) 3,6 kw 5%? b) 523 MW 1%? 8. Ein Strommessgerät hat einen Messbereich (Vollausschlag) von 200 ma und den Innenwiderstand 0,28 W. Berechnen Sie den neuen Messbereich, wenn zusätzlich ein Nebenwiderstand von 0,050 W dazu geschaltet wird (Parallelschaltung). RP_A0005 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0005) 1 (1)

8 1.0 In einem Versuch wird für ein Leiterstück die Stromstärke I in Abhängigkeit von der Spannung U gemessen. Der Versuchsaufbau besteht (neben dem Leiterstück) aus einer Elektrizitätsquelle, die konstant 12 V liefert, und einer Spannungsteilerschaltung. Die Daten der jeweiligen Messwertepaare sind in folgender Tabelle angegeben. U in V 0 1,0 2,0 3,0 5,0 8,0 10,0 I in A 0 0,05 0,15 0,26 0,70 1,60 2, Fertigen Sie eine Schaltskizze mit allen notwendigen Messgeräten an. 1.2 Zeichnen Sie die Kennlinie in ein I-U-Diagramm. Aus welcher Materialart könnte das Leiterstück bestehen? 1.3 Bestimmen Sie jeweils den Widerstand des Leiterstücks bei den Spannungen 2,0 V, 5,0 V und 10,0 V. Welche Rückschlüsse ziehen Sie aus dem Ergebnis? 2.0 Gegeben ist nebenstehend abgebildete Schaltung. Am 3,6 W - Widerstand liegt die Spannung 6,0 V an. 2.1 Berechnen Sie den Widerstandswert von R Welche Werte zeigen die beiden Messgeräte an? 2.3 Wie groß ist die Leistungsaufnahme des 6,8 W - Widerstands? 2.4 Berechnen Sie die elektrische Arbeit der Spannungsquelle während einer Betriebszeit von 2 Stunden. 2.5 Das Spannungsmessgerät in der Schaltung hat im 3V-Messbereich einen Innenwiderstand von 100 kw. Durch Umschalten am Messgerät kann ein 10-facher Messbereich genutzt werden. Wie kann die Messbereichserweiterung erreicht werden? 3. Berechnen Sie den Gesamtwiderstand der nebenstehend abgebildeten Schaltung. Tipp: Manchmal hilft es, wenn die Schaltung etwas umgezeichnet wird! RP_A0006 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0006) 1 (2)

9 4.0 Herr Schneemann hat sich für seinen Weihnachtsbaum eine Lichterkette gekauft. Sie wird an der Netzspannung 230 V betrieben und besteht aus 40 identischen Lämpchen, die in Reihe geschaltet sind. Jedes Lämpchen ist für 6 V ausgelegt und hat im Betriebszustand die Leistung 0,5 W. Alle Lämpchen sind mit einem Überbrückungswiderstand ausgestattet, der dafür sorgt, dass beim Defekt eines Lämpchens die restliche Lichterkette weiterhin leuchtet. Schaltskizze der Lichterkette: 4.1 Warum werden die Lämpchen nicht zerstört, wenn sie an das Haushaltsnetz angeschlossen werden? Unterstützen sie Ihre Begründung durch eine Rechnung! 4.2 Berechnen Sie den Widerstand eines Lämpchens in seinem Betriebszustand. 4.3 Wie hoch ist der Strom, der bei 230 V durch die Lichterkette fließt? 4.4 Beschreiben Sie, wie beim Durchbrennen eines Lämpchens die Überbrückung mit einem NTC funktioniert. 4.5 Herr Schneemann schaltet die Lichterkette vom 1. bis zum 31. Dezember täglich für 8 Stunden ein. Berechnen Sie dafür die elektrische Arbeit (in kwh) der Lichterkette. 4.6 Berechnen sie die Energiekosten für diese Lichterkette im Dezember, wenn eine Kilowattstunde 30 Cent kostet. RP_A0006 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0006) 2 (2)

10 1.0 Moritz erhält den Auftrag, für eine Glühbirne die U-I-Kennlinie zu erstellen. Die angelegte Spannung soll zwischen 0 und 8 V in 1V- Schritten erhöht und dabei jeweils die Stromstärke gemessen werden. Die folgende Tabelle enthält die Messergebnisse. U in V 0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 0,7 8,0 I in A 0 0,25 0,33 0,40 0,45 0,48 0,51 0,54 0, Stellen Sie die Messreihe grafisch dar. 1.2 Erläutern Sie mithilfe der Messwerte, wie sich der elektrische Widerstand des Glühfadens verändert. 1.3 Erklären Sie den Verlauf des Graphen mit dem Teilchenmodell. 1.4 Herkömmliche Glühbirnen kommen in der EU nicht mehr in den Handel, weil sie einen sehr schlechten Wirkungsgrad haben und nur etwa 5% der zugeführten Energie in Licht umwandeln. Wie groß ist die elektr. Leistung der Glühbirne bei 8,0 V und welcher Anteil davon wird in Lichtenergie umgewandelt? 2.0 Supraleitung 2.1 Was versteht man unter einem Supraleiter? 2.2 Was ist die Sprungtemperatur? 2.3 Was charakterisiert einen Hochtemperatur-Supraleiter? 2.4 In welchem Jahr wurde die Supraleitung (bei Quecksilber) entdeckt? 2.5 Quecksilber wird bei ca. 269 C (4,2 K) supraleitend. Skizzieren Sie dazu das R-T-Diagramm. 3. An den Enden eines 15 m langen Aluminiumdrahtes liegt eine Spannung von 6 V an. Die Stromstärke im Draht beträgt 300 ma. Berechnen Sie den Durchmesser des Drahtes. (Fehlende Werte sind aus der Formelsammlung zu entnehmen; gehen Sie davon aus, dass der Drahtdurchmesser über die gesamte Drahtlänge konstant ist). 4.0 Die nebenstehend abgebildete Schaltung enthält die vier identischen Lampen E1 bis E Was passiert mit den restlichen Lampen, wenn die Lampe E1 entfernt wird? 4.2 Nun brennt E4 durch. Wie ändert sich die Leuchtstärke bei den verbliebenen Lampen? RP_A0007 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0007) 1 (2)

11 5. Welche Spannung zeigen die Spannungsmesser an der Lampe und am Schalter bei geöffnetem und bei geschlossenem Schalter jeweils an? Anmerkung: Es ist davon auszugehen, dass beide Spannungsmesser einen sehr großen Innenwiderstand besitzen und die Leitungen 0 W aufweisen. Schalter geöffnet Schalter geschlossen V (Lampe) V (Schalter) 6. Beim Starten eines Autos fließt durch den Anlasser ein Strom von I= 140A. Die Leerlaufspannung der Autobatterie beträgt U0 liegt bei R i = 0,08 W a) Berechnen Sie die Spannung U a beim Anlassen. b) Wie groß ist der elektrische Widerstand R a des Anlassers? = 12V, ihr Innenwiderstand 7.0 Ein Strommesser mit dem Innenwiderstand 25 W zeigt bei Vollausschlag einen Strom von 400 ma an. Der Messbereich soll auf 2,0 A erweitert werden. 7.1 Beschreiben Sie mithilfe einer Schaltskizze wie die Erweiterung des Messbereichs erreicht wird. 7.2 Berechnen Sie den neuen (Gesamt-)Innenwiderstand des Strommessers nach der Erweiterung des Messbereichs. RP_A0007 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0007) 2 (2)

12 1.0 Die nachfolgende Tabelle enthält Messwerte, die an drei verschiedenen elektrischen Leitern A, B und C ermittelt wurden. Hierbei untersuchte man den Zusammenhang zwischen angelegter Spannung U und der daraus resultierenden Stromstärke I im Leiter. U in V 0 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 A I in ma 0 27,0 46,5 73,0 93, B I in ma 0 8,8 17,5 35,0 52,4 70,5 87, C I in ma 0 2,2 5,3 12,1 21,0 32,5 46,3 59,4 77,0 96,0 1.1 Fertigen Sie zu diesen Messungen einen geeigneten Schaltplan für stromrichtiges messen an. 1.2 Zeichnen Sie die drei Kennlinien in ein gemeinsames I-U-Diagramm. 1.3 Wie verhält sich der elektrische Widerstand bei jedem der drei Leiter im Verlauf der Messungen? Aus welchem Stoff könnten die Leiter jeweils sein? 2. Ein Draht aus Konstantan hat an jeder Stelle einen Durchmesser von 0,60 mm. Aus diesem Draht soll ein Widerstand von 1,47 W hergestellt werden. Welche Länge muss der Draht haben? 3. Auch beim Umlegen des Schalters (1 2) soll der Gesamtwiderstand der Schaltung gleich bleiben. Welchen Wert muss der Widerstand R3 haben? 4. Ein Akkumulator hat die Leerlaufspannung (Quellenspannung) U0 = 12,4V und den Innenwiderstand Ri = 0,8 W. a) Berechnen Sie den Spannungsabfall an der in den Stromkreis geschalteten Glühbirne mit dem Widerstand R = 6,5 W. a b) Wie groß muss der Widerstand der Glühbirne sein, damit an ihr die Spannung U = 9V abfällt? a RP_A0008 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0008) 1 (2)

13 5.0 Drehspulmesswerke von Strommessgeräten besitzen einen bauartbedingten Innenwiderstand. 5.1 Sollte dieser Innenwiderstand möglichst groß oder möglichst klein sein? 5.2 Wenn ein Strommesser in den Leiterkreis geschaltet wird, verfälscht er durch seinen Innenwiderstand die ursprünglichen Verhältnisse im Leiterkreis. Wird die Stromstärke im Leiterkreis dadurch etwas größer oder etwas kleiner? 6.0 Ein Spannungsmessgerät mit dem Innenwiderstand 20kW zeigt bei Vollausschlag eine Spannung von 5,0 V an. Der Messbereich soll auf 30,0 V erweitert werden. 6.1 Erläutern Sie mithilfe einer Schaltskizze wie die Erweiterung des Messbereichs ausgeführt wird. 6.2 Berechnen Sie den neuen (Gesamt-)Innenwiderstand des Spannungsmessers nach der Erweiterung des Messbereichs. RP_A0008 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0008) 2 (2)

14 1. Wie ist die Einheit der elektrischen Spannung definiert? Beantworten Sie mithilfe des zugehörigen Gesetzes. 2. Berechnen Sie die Wärmeleistung, die ein elektrischer Widerstand von 1kW hat, durch den ein Strom von 0,24 A fließt. 3.1 Eine Pumpe soll 500 l Wasser pro Minute aus 9,0 m Tiefe fördern. Berechnen Sie die Leistung, die der antreibende Elektromotor bei einem Gesamtwirkungsgrad von 45% haben muss. 3.2 In den Leitungen zum Motor soll die Stromstärke 10 A nicht überschreiten. Kann eine Betriebsspannung von 230 V gewählt werden oder benötigt man einen 380 V Motor? 3.3 Wie viel kostet der ganztägige Betrieb (24 h) der Pumpe bei einem Preis von 28 Cent pro kwh? 4.1 Die Lampen E1 und E2 in der unten dargestellten Schaltung leuchten in ihrer normalen Stärke. Berechnen Sie die Größe des Widerstandes R. 4.2 Wie groß ist die Gesamtleistung der Schaltung? 5.0 Eine Autobatterie hat die Leerlaufspannung 12,0 V (I= 0A). Werden die Scheinwerfer eingeschaltet, fließt der Laststrom I= 7,6A bei einer Spannung an den Klemmen von 11,4 V. 5.1 Berechnen Sie den Innenwiderstand der Autobatterie. 5.2 Wie groß ist der Kurzschlussstrom? Wodurch wird der Kurzschlussstrom der Batterie begrenzt? 6.0 Der Akku eines Smartphones hat folgende elektrischen Daten: 3,8 V; 1900 mah 6.1 Welche Energie ist im voll aufgeladenen Akku gespeichert? 6.2 Wie lang kann das Smartphone im Standby-Betrieb bei einem durchschnittlichen Strombedarf von 0,02 A betrieben werden? RP_A0009 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0009) 1 (1)

15 1.0 Im abgebildeten Diagramm sind die I- U- Kennlinien von zwei elektrischen Bauteilen (A und B) angegeben. 1.1 Bestimmen Sie von beiden Bauteilen die Widerstandswerte und erklären Sie kurz den Zusammenhang zwischen Widerstandswert und Steigung der Graphen. 1.2 Zeichnen Sie die Kennlinie eines Bauteils C ein mit dem Widerstandswert 0,05 W. 1.3 Skizzieren Sie in das Diagramm die Kennlinie einer Glühbirne und beschreiben Sie die Besonderheit dieser Kennlinie (Stichwort: Widerstandswert!). 2.0 Gegeben ist die abgebildete Schaltung. 2.1 Berechnen Sie die Gesamtstromstärke. 2.2 Wie groß ist die Spannung zwischen den Punkten P und Q und wie groß ist die Spannung zwischen Q und R? 2.3 Berechnen Sie den Strom, der durch die Widerstände R 1 und R 2 fließt. 3. Im nebenstehenden R-T-Diagramm sind die Kennlinien von einem Heißleiter (NTC-Widerstand) Kaltleiter (PTC-Widerstand) Chrom-Nickel-Drahtwiderstand angegeben. Ordnen Sie die Graphen (A bis C) den jeweiligen Widerstandsarten zu. Begründen Sie Ihre Angaben kurz. RP_A0010 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0010) 1 (2)

16 4.0 Frau Koch schließt ihr Waffeleisen an die Steckdose (U = 230 V ) an. Sie misst die Stromstärke I= 3,9A. 4.1 Zum Backen einer Waffel wird eine durchschnittliche Backzeit von 2 min. benötigt. Berechnen Sie die elektrische Energie in kj und kwh, die für das Backen von 20 Waffeln vom Stromnetz geliefert werden muss. 4.2 In den USA wird (unter anderem) eine Netzspannung von 120 V verwendet. Welche Stromstärke muss dort fließen, damit ein Waffeleisen die gleiche elektrische Leistung besitzt? 5. Eine Batterie hat den Innenwiderstand Ri = 1,6 W und die Quellenspannung U0 = 24V. Es wird nun ein Energiewandler mit R L = 28 W angeschlossen. Wie groß ist der Spannungsabfall am Innenwiderstand und welchen Wert hat die Betriebsspannung? 6. Der Farbcode auf einem Kohleschichtwiderstand lautet: violett grün rot Silber. Geben Sie den Wert des Widerstands an. RP_A0010 **** Lösungen 4 Seiten (RP_L0010) 2 (2)