In der Tabelle (im Anhang) sind die Messwerte angegeben, die bei diesem Experiment erhoben wurden.

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1 Schriftliche ReifeprÄfung Haupttermin 2008/09 Physik 8A/ Mag. Dietmar Ehrenreich Beispiel 1: Elektrizität Auswertung einer MaterialprÄfung aus einem Labor In einem Labor fär elektronische Messungen wird ein Metallkern aus ALNICO mit unbekannten Eigenschaften in das Innere einer elektrischen Spule gebracht. ALNICO ist eine Legierung aus Eisen, Aluminium, Nickel, Kupfer und Kobalt. Die Enden der Spule werden mit einer regelbaren Gleichspannungsquelle verbunden, die auch umgepolt werden kann. Sie liefert Spannungen von U o = + 12V bis U o = -12V. Im Stromkreis befindet sich ein Amperemeter, mit dem der Strom I sp gemessen werden kann, der durch die Spule flieçt. Um die Spule nicht zu Äberlasten, befindet sich im Stromkreis noch ein Vorwiderstand von R V = 100. Die InduktivitÉt und der Ohmsche Widerstand der Spule sind unbekannt. Mit diesem Versuchsaufbau kann zu jedem Zeitpunkt (bei jeder Spannung U o ) die magnetische Flussdichte B der Spule (mit Eisenkern) in der Einheit T (Tesla) gemessen werden. Die eingestellte Spannung U o wird mit einem Voltmeter ÄberprÄft. In der Tabelle (im Anhang) sind die Messwerte angegeben, die bei diesem Experiment erhoben wurden. Aufgaben: a) Erstelle eine Skizze des beschriebenen Versuchsaufbaues und zeichne alle Bauteile und Messinstrumente ein. Verwende die Äblichen Symbole fär Spulen, Amperemeter, Voltmeter, WiderstÉnde und Spannungsquellen. b) Zeichne in einem x/y-diagramm die vollsténdige Hysterese dieses Experimentes und beschrifte die Achsen des Diagramms. Die Aufgabe gilt als gelñst, wenn mindestens eine der folgenden LÑsungsmÑglichkeiten richtig umgesetzt wurde: Öbertragen der Messwerte auf ein Blatt Papier und Zeichnen der entsprechenden Kurve mit einem Bleistift. Öbertragen der Messwerte auf den TI 92 und Darstellung des Diagramms auf dem Display. Öbertragen des Plots auf das beiliegende Notebook (via USB). Das Speichern der Daten in einem Ordner auf C:\Eigene Dateien\Matura2009 und dem beiliegenden USB-Stick ist notwendig! Öbertragen der Messwerte auf das Notebook und Erstellen des Diagramms mit einer entsprechenden Software. (Office 2003, Office 2007, Open Office 3.0 sind installiert!) Das Speichern der Daten in einem Ordner auf C:\Eigene Dateien\Matura2009 und dem beiliegenden USB-Stick ist notwendig. c) Interpretiere das erhaltene Diagramm! Ist das untersuchte Material fär die Herstellung eines Permanentmagneten geeignet? d) Wie groç ist die Remanenz des ALNICO-Kerns? Gib einen Zahlenwert und die richtige Einheit an! e) Berechne den Ohmschen Widerstand!

2 f) Auf der verwendeten Spule ist deren Induktivität mit L = 20 mh angegeben. Berechne deren induktiven Widerstand, wenn man sie im Wechselstrom des Haushalts (f = 50 Hz) betreibt!

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6 Beispiel 4: Relativitätstheorie Albert Einstein er war ein weiçhaariger, manchmal etwas wirrer Professor, der die Physik revolutionierte. Er war nicht nur ein groçartiger Wissenschaftler, er hinterlieç auch sehr originelle Zitate Äber die Physik und das Leben im Allgemeinen. Aufgabe: Interpretiere die folgenden Zitate und nimm Bezug auf die damit verbundenen Fragen! a) Einstein: Wenn man zwei Stunden lang mit einem netten MÉdchen zusammensitzt, meint man, es wére eine Minute. Sitzt man jedoch eine Minute auf einem heiçen Ofen, meint man, es wéren zwei Stunden. Das ist RelativitÉt. Ist es tatséchlich mñglich, dass Zeit einmal schneller und einmal langsamer vergeht? b) Einstein: Zwei Dinge sind unendlich: Das Universum und die menschliche Dummheit. Aber bei dem Universum bin ich mir noch nicht ganz sicher. Wie wärde A. Einstein den physikalischen Teil seiner Aussage heute formulieren? c) Einstein: Insofern sich die SÉtze der Mathematik auf die Wirklichkeit beziehen, sind sie nicht sicher, und insofern sie sicher sind, beziehen sie sich nicht auf die Wirklichkeit. Welches Problem hat die Naturwissenschaft mit der menschlichen und mit der realen Wirklichkeit? d) Einstein: Das UnverstÉndlichste am Universum ist im Grunde, dass wir es verstehen. Wie kñnnen wir verstehen, dass der Raum, in dem wir leben, gekrämmt sein soll? Was heiçt Äberhaupt gekrämmt?