Rheinische Fachhochschule Köln

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1 Rheinische Fachhochschule Köln Matrikel-Nr. Nachname Dozent Ianniello Semester BP, Ing.I Klausur K 9 Datum März 0 Fach Grundlagen der Elektrotechnik Urteil Genehmigte Hilfsmittel: Formelsammlung: Kuchling Taschenrechner Ergebnis: Punkte Zeit: Stunden Bitte vorher lesen Tragen Sie den/die Lösungs-Buchstaben bzw. das Ergebnis in das freie Feld rechts neben der Frage ein. Ein unbeschriebenes Feld wird mit Null Punkten bewertet. Keine, eine oder mehrere A,B,C,D - Antworten sind möglich Als Zahlen-Ergebnisse gelten nur Dezimalzahlen, keine Formeln. Die Ergebnisse müssen die zugehörige Einheit beinhalten. Es gibt Punktabzüge für Zahlenschlangen oder 0,0... -Zahlen. Teilpunkte: / für den Ansatz, / für die Berechnung Schreiben Sie leserlich. Interpretationsfähige Schriftzeichen werden nicht bewertet. Viel Erfolg! K9_-0_L.odt Seite von 0

2 .Elektrostatik Wie kann elektrostatische Aufladung entstehen? A) Durch mechanische Reibung findet ein Protonentransfer von einem Stoff zum anderen statt. B) Durch Anlegen einer Spannung findet ein Elektronentransfer von der Spannungsquelle zum Stoff statt. C) Durch mechanische Reibung findet ein Elektronentransfer von einem Stoff zum anderen statt.. D) Durch Erwärmung und/oder Beleuchtung im IR-Bereich sammeln sich elektrische Ladungsträger an der Stoff-Oberfläche Warum bezeichnet man eine statische Aufladung als statisch? A) Jede Ladung ist wie ein Stativ von drei Nachbarladungen im Winkel von 0 umgeben, so dass die Abstoßungskräfte immer gleich sind. B) Die Ladung verbleibt ruhend auf der Oberfläche des Körpers und erzeugt ein elektrisches Gleichspannungsfeld. C) Statisch heißt, dass sich die Ladung überall auf der Oberfläche, also auch an Ecken und Kanten, immer dieselbe Feldstärke aufweist. (B) C In welcher Einheit wird die Feldstärke gemessen? in V/m oder N/C Ein elektrisches Feld hat die Fähigkeit, A) Ladungen in leitfähigen Gegenständen zu bewegen B) Magnetnadeln zu bewegen C) Die Ladung eines Gegenstandes zu vergrößern D) Die Ladung eines Gegenstandes zu verringern A 5 6 In welche Richtung zeigen die Vektoren des elektrischen Feldes? A) von plus nach minus, wenn die Ladung positiv ist B) von minus nach plus, wenn die Ladung negativ ist C) immer von plus nach minus D) immer von minus nach plus Eine zweifach positiv geladenes Ion befindet sich cm von einer geladenen Fläche (A =,5cm², Q =,5 mc) entfernt. Wie groß ist die Kraft, die auf das Kation wirkt? C 0 nn 6 Summe 0 K9_-0_L.odt Seite von 0

3 .Gleichstrom Kann man bei einem Spannungsteiler aus den Angaben von Gesamtspannung und allen Teilwiderständen den Strom bestimmen, der durch den ersten der beiden Widerstände fließt? A) Nein, nur den, der durch beide Widerstände fließt. B) Ja. C) Nein, man braucht die Spannung, die am. Widerstand abfällt. D) Nein, nur den, der durch den ersten Widerstand fließt. Die beiden Dreiecke sollen durch ein einziges Dreieck ersetzt werden. a b Skizzieren Sie auf der nächsten freien Seite den schrittweisen Übergang von zwei auf ein einziges Dreieck mit Hilfe von Stern-Dreieck-Umwandlungen. Wie groß sind die drei neuen Widerstände? 8 6 Der Messbereich I = ma eines Drehspulinstrumentes von R i = 0 innerem Widerstand soll auf 7,5 ma erweitert werden. Welcher Parallelwiderstand ist anzuschließen? Kann man mit einer Brückenschaltung einzelne Widerstände messen? A) Nein, dazu bräuchte man ein Voltmeter. B) Nur, wenn der unbekannte Widerstand die Brücke ist. C) Ja, aber nur, wenn man die Brückenschaltung vor Einsetzen eines unbekannten Widerstandes abgleicht. D) Ja, sogar wenn man einen weiteren Widerstand (noch) nicht kennt. 6, 6 C Lösung zur Aufgabe. Summe K9_-0_L.odt Seite von 0

4 Lösung zur Aufgabe. K9_-0_L.odt Seite von 0

5 .Sensoren/Halbleiter/Transistor 5 6 Elektronen eines Atoms. A) können beliebige Energien ( gemessen in ev) besitzen B) können nur diskrete Energiewerte besitzen; Energiewerte zwischen diesen kommen nicht vor. C) können sowohl diskrete Energien, als auch Energiebänder besetzen Metalle sind gekennzeichnet durch... A) eine Energielücke zwischen äußerer Elektronenbahn und Leitungsbahn von bis zu ev B) keiner Energielücke zwischen Valenz- und Leitungsband. C) einer Energielücke größer als ev zwischen Leitungs- und Valenzband. PTC-Leiter sind A) Isolatoren, die Strom leiten können, wenn sie abgekühlt werden. B) Metalle, deren el. Leitfähigkeit mit wachsender Temperatur sinkt. C) Halbleiter, deren elektr. Widerstand mit der Temperatur steigt. Ein Halbleiter A) leitet bei Wärme besser als bei Kälte B) besteht aus Elementen der oder 7..Hauptgruppe des PSE. C) heißt dotiert, wenn er aus zwei Elementen (Wirtsgitter und Fremdatomen) besteht, die gemeinsam eine gitterförmige, stromleitende Anordnung bilden. Ein dotierter Halbleiter. A) leitet den Strom nur auf Grund der Eigenleitung B) leitet den Strom auf Grund der Störstellenleitung. C) kann wegen der dotierten Majoritätsträger bei niedrigen Temperaturen keinen Strom leiten. Der Kollektorstrom in einem Transistor. A) ist größer als der Basisstrom B) ist kleiner als der Basisstrom. C) ist das selbe wie der Basisstrom. A, C A Summe K9_-0_L.odt Seite 5 von 0

6 .Elektrochemie 5 Welche drei Bausteine braucht man mindestens, um auf elektrochemischem Weg Strom zu erzeugen? Bei welchem Versuch wird sich Kupfer am eingetauchten Metall abscheiden? A) Ein Silberstab taucht in eine Kupfersulfat-Lösung B) Ein Eisennagel taucht in eine Kupfersulfat-Lösung C) Eine Platinelektrode taucht in eine Kupfersulfat- Lösung Bei einem galvanischen Element findet an der Anode immer eine A) Redox-Reaktion B) Oxidation, C) Reduktion, D) Dissoziation E) Induktion statt Welche der folgenden Halbzellen ist gegenüber einer Cu/Cu+-Halbzelle die Kathode? Ag/Ag +, Ni/Ni+ Cd/Cd+ Ca-/Ca keine der genannten Wie groß ist das elektrochemische Äquivalent von dreiwertigem Silber? 6 Aus wie vielen Au-Ionen bestehen,5 kmol Au +? 7 Nach einer Stunde haben sich an einer Elektrode 0, mg Silber abgeschieden. Wie groß war die mittlere Stromstärke, wenn das Silber vorher einwertig im Elektrolyten gelöst war? Anode, Kathode, Elektrolyt B) Oxidation Ag/Ag mg/c,5 kmol oder 90, 0 Ionen,5 ma 6 Summe K9_-0_L.odt Seite 6 von 0

7 5.Magnetismus Es stehen 50 m Draht von d =,6 mm äußerem Durchmesser zur Verfügung. Durch den Draht fließt ein Strom von 0 ma. Welche Flussdichte entsteht, wenn ein Pappzylinder von D = cm Durchmesser damit einlagig bewickelt wird? Eine Spule mit Eisenkern liefert bei A) Gleichstrom keinen Widerstand (R = 0). B) Wechsel- und bei Gleichstrom einen ohmschen Widerstand. C) Wechselstrom einen ohmschen und einen kapazitiven Widerstand. Wenn die Permeabilität eines Stoffes größer als eins ist, bedeutet das, dass im Vergleich zu Luft die A) Anzahl der Magnetfeldlinien größer ist. B) Stoff magnetisch leitfähiger ist C) Feld erzeugende Spule um den Stoff herum den Stoff elektrisch geladen hat Ein Dauermagnet schwingt an ein einer Feder innerhalb einer Spule. Die beiden Enden des Spulendrahtes sind über einen Isolator- Baustein miteinander verbunden. Das sich ständig ändernde Magnetfeld im Querschnitt der Spule A) induziert lediglich eine Spannung in der Spule; die Bewegung des Dauermagneten wird aber nicht weiter beeinflusst. B) induziert eine Spannung in der Spule, so dass ein Strom fließt, der ein Gegenmagnetfeld aufbaut. Dadurch wird die Bewegung des Dauermagneten gebremst. C) induziert einen Wechselstrom in der Spule, der wiederum eine Spannung induziert, die wiederum ein Magnetfeld erzeugt, das wiederum die Bewegung des Dauermagneten bremst T 6 A (B) A 5 Welche Kraft F wirkt auf ein Elektron, das mit einer Geschwindigkeit von 80 7 m/s durch ein Magnetfeld mit einer Flussdichte von,0 - Vs/m² fliegt, wenn B und v senkrecht zueinander stehen? 6,60-5 N 6 Summe 0 K9_-0_L.odt Seite 7 von 0

8 Lösung zur Aufgabe 5. K9_-0_L.odt Seite 8 von 0

9 6.Wechselstrom Was sagt der erste Kirchhoffsche Satz (Knotenregel) bezüglich der Ströme an einem Knotenpunkt aus? A) Durch jede Leitung, die von einem Knotenpunkt abgeht, fließt ein Strom B) Alle Widerstände einer Parallelschaltung liegen an derselben Spannung C) Die Summer der zum Knoten fließenden Ströme ist gleich der Summe der vom Knoten wegfließenden Ströme D) Die Summe der Knotenwiderstände ist von jeder Stromrichtung aus gesehen gleich groß. Welche Aussage trifft zu? A) Bei parallel geschalteten Widerständen verhalten sich die Ströme umgekehrt proportional zu den zugehörigen Widerstandswerten B) Bei in Reihe geschalteten Widerständen verhalten sich die Ströme umgekehrt proportional zu den zugehörigen Widerstandswerten C) Bei parallel geschalteten Widerständen verhalten sich die Ströme proportional zu den zugehörigen Widerstandswerten Wann verwendet man zwingend die Möglichkeit, Sternschaltungen in Dreieckschaltungen umzuwandeln? Wenn man... A) einzelne Ströme oder Spannungen in einem aktiven Netzwerk berechnen möchte. B) die Anordnung der Widerstände symmetrisieren muss C) eine Phasenverschiebung verhindern bzw. erreichen will. D) eine Brückenschaltung auflösen muss. Gegeben sei folgende Parallelschaltung in einem Wechselstrom-Kreis. a) Wie groß ist der Scheinwiderstand Z? C A D 99,5 Ω, -8, = (9,9-j 99) Ω b) Wie groß ist die Scheinspannung U? Geben Sie auch den Winkel an. 9,9 V bei 0 c) Skizzieren Sie im unteren Feld eine gleichwertige Ersatzschaltung, in der Bauteile in Reihe angeordnet sind. Beschriften Sie die Skizze: Welche Bauteile benötigt man in welcher Größe? s.u. Summe 0 K9_-0_L.odt Seite 9 von 0

10 Lösung zur Aufgabe 6. K9_-0_L.odt Seite 0 von 0