1 1. Hausaufgabe Hausaufgabe. 1.1 Buch Seite 45, Aufgabe Buch Seite 49, Aufgabe HAUSAUFGABE 1

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1 1 1. HAUSAUFGABE Hausaufgabe 1.1 Buch Seite 45, Aufgabe 1 Zwei Widerstände von 10Ω und 30Ω werden in eihe geschaltet und die Spannung 10V angelegt. a) Wie verhalten sich die Teilspannungen an den Widerständen? Sie verhalten sich 1 : 3, da 1 ein Teil und 2 drei Teile des Gesamtwiderstandes ausmacht. b) Wie groß sind diese Teilspannungen? Gegeben: U = 10V ; 1 = 10Ω; 2 = 30Ω; = = 40Ω Gesucht: U 1 ; U 2 ; Berechnung: U 1 = 1 U = 2, 5V ; U 2 = 2 U = 7, 5V ; c) Wie groß ist die Stromstärke? I = U = 10V 40Ω = 10V 40 V A = 0, 25A 2 2. Hausaufgabe 2.1 Buch Seite 49, Aufgabe 7 Drei Widerstände 1 = 6, 0Ω, 2 = 38Ω und 3 = 22Ω sind in eihe an die Spannung 264V angeschlossen. Parallel zu 2 und 3 kann über einen Schalter ein Widerstand 4 = 40Ω angeschlossen werden. a) Fertige eine Schaltskizze!

2 2 2. HAUSAUFGABE 2 4 A B b) Welche Spannungen liegen an 1 und 3, wenn der Schalter offen bzw. geschlossen ist? Schalter offen: o = = 6, 0Ω + 38Ω + 22Ω = 66Ω = U o1 = 1 o U = 6,0Ω 264V = 24V ; 66Ω U o3 = 3 o U = 22Ω 264V = 88V ; 66Ω Schalter geschlossen: gab = = 4 ( ) = 24Ω = g = 1 + gab = 6, 0Ω + 24Ω = 30Ω = U g1 = 1 g U = 6,0Ω 264V = 53V ; 30Ω U gab = g AB g U = 24Ω 264V = 211V = 30Ω U g3 = U gab = 22Ω 211V = 77V ; 60Ω U g2 = U gab = 38Ω 211V = 134V ; 60Ω c) Berechne die Stromstärken in den Widerständen 1, 2 und 4, wenn der Schalter offen bzw. geschlossen ist! Schalter offen: 1 = Uo 1 I o1 = I o1 = Uo 1 1 = 24V 6,0Ω = 4 V V A = 4A; Nach Definition gilt bei der eihenschaltung I = I 1 = I 2 =... = I n = I o2 = I o1 = 4A; Zu 4 fließt überhaupt kein Strom, da der Schalter geöffnet ist = I o4 = 0A;; Schalter geschlossen: 1 = Ug 1 I g1 = I g1 = Ug = Ug 2 I g2 = I g2 = Ug 2 2 gab = Ug AB I gab = 53V 6,0Ω = 134V 38Ω = 8, 8A; = 3, 5A; = 8, 8A; = I gab = Ug AB gab = 211V 24Ω I g4 = I gab I g2,3 = 8, 8A 3, 5A = 5, 3A;

3 3 3. HAUSAUFGABE Hausaufgabe 3.1 Buch Seite 39, Aufgabe 4 Durch eine Glühlampe, die an U = 220V angeschlossen ist, fließt ein Strom der Stärke I = 0, 27A. Wie lange kann man sie für k = 1, 00DM betreiben, wenn die Kilowattstunde f = 0, 27 DM = 0, 27 DM kostet? kw h 3, J P el t f = k k P el f = t k = t U I f DM = t J C C s DM J 62h = t 3.2 Buch Seite 41, Aufgabe 3 Berechne, wie teuer das Heizen des Wassers für ein Vollbad kommt, wenn dafür ein Heißwasserspeicher der Leistung P el = 3, 0kW zwei Stunden (t = 2h) aufgeheizt wurde. Der Haushaltstarif sei f = 0,27DM kw h. P t f = k 3, 0kW 2h 0,27DM kw h = k 2DM = k 4 4. Hausaufgabe 4.1 Buch Seite 102, Aufgabe 2 Ein Elektromotor ist zum Anschluss an die Netzspannung U 0 = 220V gebaut. Der Widerstand seiner Wicklungen ist = 1, 6Ω. Bei Volllast ist die Stromstärke I V = 21A. Wie groß ist a) die Stromstärke beim Einschalten? I = U 0 = 220V 1,6Ω = 137, 5A = 0, 14kA; b) die induzierte Gegenspannung bei Vollast? I V = U 0 U ind ; I v = U 0 U ind ; U ind = U 0 I V ; U ind = 220V 21A 1, 6Ω = 186, 4V = 0, 19kV

4 5 5. HAUSAUFGABE Buch Seite 102, Aufgabe 3 Ein Elektromotor hat folgende Betriebsdaten: Anschlussspannung U 0 = 220V ; Stromstärke bei Volllast I V = 22A; Widerstand der Wicklungen = 0, 91Ω; Vorwiderstand beim Anlassen V = 10Ω. Wie groß ist a) die induzierte Gegenspannung bei Vollast? U ind = U 0 I V = 220V 22A 0, 91Ω = 200V b) die Stromstärke beim Einschalten mit bzw. ohne Vorwiderstand? Mit Vorwiderstand: I 0 = U 0 + V Ohne Vorwiderstand: I 0 = U 0 = 20A = 0, 24kA 5 5. Hausaufgabe 5.1 Buch Seite 110, Aufgabe 4 Ein Experimentiertransformator besteht aus zwei Spulen mit = 250 und N s = 500. An die Primärspule wird die Spannung U p = 30V angelegt. a) Welche Sekundärspannung errechnet sich für den unbelasteten Transformator? U s = Ns U p = 2 30V = 60V b) Im Sekundärstromkreis ist ein Festwiderstand von s = 42Ω und ein Stromstärkemesser angeschlossen. Er zeigt I s = 0, 94A an; jetzt beträgt I p = 2, 0A. Welchen Wirkungsgrad hat der Transformator? η = Ps P p = s I2 s p I 2 p = 42 0,92 ΩA ,0 2,02 ΩA 2 = 0, 62 = 62% 6 6. Hausaufgabe 6.1 Buch Seite 110, Aufgabe 7 Mit einem Transformator soll die Spannung U p = 220V heruntertransformiert werden, so dass auf der Sekundärseite ein Gerät G mit der Aufschrift

5 6 6. HAUSAUFGABE 5 U G = U AB = 24V und I G = I AB = 3, 0A angeschlossen werden kann. Da nur Spulen mit = 250 und N s = 50 Windungen zur Verfügung stehen, wird zusätzlich eine Potentiometerschaltung verwendet, um U AB und I AB zu erreichen. Die Primärstromstärke beträgt I p = 2, 5A. Bei diesem Transformator ist mit einem Wirkungsgrad von P BC P EF = 68% = 0, 68 zu rechnen. a) Berechne U BC und I BC! Unter welcher Annahme ist diese Berechnung möglich? U s U p = Ns ; U s = Ns U p = V = 44V 50 η = Ps P p = Us Is U p I p ; I s = Up U s I p η I s = 220V 44V 2, 5A 0, 68 = 8, 5A b) Welcher Widerstand 0 ist zu wählen und in welchem Verhältnis : 0 ist die Teilspannung abzugreifen? Berechnung von : = U AB I s I G = U G I s I G = 24V = 4, 4Ω 8,5A 3,0A 0 = + AC = + Us U G I s 0 = 4,4Ω = 0, 65; 6,8Ω = 4, 4Ω + c) Nein, da I nicht verkleinert werden würde. 44V 24V 8,5A = 6, 8Ω; 6.2 Buch Seite 111, Aufgabe 8 Um mit einer Schaltung wie der von Aufgabe 7 die Spannung U AB = 300V für ein Gerät G zu erhalten, wird ein Transformator mit der Primärspule von = 250 Windungen an U p = 220V angeschlossen; Die Primärstromstärke beträgt I p = 2, 0A. Die Sekundärspule hat N s = 500 Windungen; Es kann mit einem idealen Transformator gerechnet werden. a) Berechne U BC und I BC! U s = Ns U p = V = 440V 250 I s I p = Np N s ; I s = Np N s I p = 250 2, 0A = 1, 0A 500

6 6 6. HAUSAUFGABE 6 b) Wie groß ist die Stromstärke im Gerät und welchen Innenwiderstand hat es, wenn man mit 0 = 740Ω bei geeignetem Abgriff die benötigte Betriebsspannung U AB erhält? U G = I G G I G = U G G 0 = G + AC G = 0 AC 0, 5A G = U G IG = 300V 0,5A = 600Ω = 0, 6kΩ } = I G = U G 0 Us Ug Is = 300V 440V 300V 740Ω 1,0A =