Übungsblatt E-Lehre. (A Kreis = r² ) 2. Ein Eisenkabel ( = 0,10 ) ist 0,80 km lang und hat einen Widerstand von

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1 Übungsblatt E-Lehre Arbeit, Energie, Leistung, Wirkungsgrad 1. Ein Wasserkocher trägt die Aufschrift 230 V / 1,2 kw. a) Welche Strostärke fließt, wenn der Wasserkocher eingeschaltet ist? b) Welchen Widerstand (in k) besitzt der Wasserkocher? c) Welchen Energie (in J) wird ugewandelt, wenn der Wasserkocher 6 in in Betrieb ist? d) Welche Kosten entstehen dabei bei eine Preis von 0,14 / kwh. 2. Ein elektrischer Eierkocher (230 V; 800 W) ist 5,5 in in Betrieb. Wie hoch sind die Kosten hierfür (Stropreis: 14ct / kwh)? Kann gleichzeitig ein elektrischer Heizofen (230 V; 3000 W) eingeschaltet werden, wenn der betreffende Strokreis it einer 16-Apere Sicherung abgesichert ist (Begründe deine Antwort durch Rechnung)? 3. Darf ein 100-Oh Widerstand, der für eine Belastbarkeit bis 300 W gebaut ist, an die Netzspannung von 230 V angeschlossen werden (Begründe deine Antwort durch Rechnung)? 4. Eine elektrische pupe für einen Swiingpool ist täglich von 10:00 Uhr vorittags bis 18:00 Uhr abends eingeschaltet. Ihr Betrieb während der Badesaison (5 Monate zu je 30 Tagen) kostet bei eine Stropreis von 15 ct / kwh 153,5. Berechne die Leistung der Pupe. Spezifischer Widerstand 1. Welchen Widerstand besitzt eine 25 k lange und Leitung it eine Durchesser von d = 8, wenn die Leitung aus ² ² a) Kupfer ( = 0,017 ) b) Aluiniu ( = 0,032 ) besteht? (A Kreis = r²) ² 2. Ein Eisenkabel ( = 0,10 ) ist 0,80 k lang und hat einen Widerstand von 5,12. Berechne die Querschnittsfläche dieses Kabels und gib dessen Durchesser an.

2 Parallel- und Reihenschaltung 1. Entscheide, ob es sich bei den Schaltungen u eine Parallel- oder Reihenschaltung handelt. 2. Welche Schalter (S1, S2, ) üssen geschlossen sein, dait jeweils die erste Lape () bzw. die zweite Lape () leuchtet. a) Es handelt sich u eine... S2 Die Lape leuchtet, wenn der (die) Schalter S1 Die Lape leuchtet, wenn der (die) Schalter b) Es handelt sich u eine... S2 Die Lape leuchtet, wenn der (die) Schalter S1 Die Lape leuchtet, wenn der (die) Schalter c) Es handelt sich u eine... S1 S2 Die Lape leuchtet, wenn der (die) Schalter Die Lape leuchtet, wenn der (die) Schalter

3 Parallel- und Reihenschaltung von Widerständen a) Berechne bei folgender Schaltung: R g, I 1, I 2, I g, und die Leistungen P 1 und P 2 der beiden Widerstände R 1 und R 2 I 1 R 1 = 100 I 2 R 2 = 400 I g U g = 40 V b) Berechne bei folgender Schaltung die Strostärke I und den Widerstand R 3, wenn bei R 3 ein Spannungsabfall von 50 V ist. R 1 =80,0 R 2 = 160 R 3 U g = 230 V

4 Übungsblatt E-Lehre (Lösungen) Arbeit, Energie, Leistung, Wirkungsgrad 1. Ein Wasserkocher trägt die Aufschrift 230 V / 1,2 kw. a) Welche Strostärke fließt, wenn der Wasserkocher eingeschaltet ist? P 1200 W P = U I; I = 5,22 A U 230 V b) Welchen Widerstand (in k) besitzt der Wasserkocher? U 230V R = 44,1 = 0,0441 k I 5,22 A c) Welchen Energie (in J) wird ugewandelt, wenn der Wasserkocher 6 in in Betrieb ist? 6 in = 6 60 = 360 s W el = P t; Wel = 1200 W 360 s = J d) Welche Kosten entstehen dabei bei eine Preis von 0,14 / kwh Ws = 432 kws = = 0,12 kwh; 3600 Kosten: 0,12 kwh 0,14 /kwh = 0, Ein elektrischer Eierkocher (230 V; 800 W) ist 5,5 in in Betrieb. Wie hoch sind die Kosten hierfür (Stropreis: 14ct / kwh)? Kann gleichzeitig ein elektrischer Heizofen (230 V; 3000 W) eingeschaltet werden, wenn der betreffende Strokreis it einer 16-Apere Sicherung abgesichert ist (Begründe deine Antwort durch Rechnung)? Geg: U = 230 V; P 1 = 800 W; t = 5,5 in; Stropreis: 14 ct/kwh; P 2 = 3000 W; I Sicherung = 16 A Ges: I ges ; Zeit in Sekunden: 5,5 in = 330 s 264 W el = P t = 800 W 330s = Ws (J) = 264 kws = = 0,0733 kwh ,0733 kwh 14 ct/kwh = 1,0 ct A: Kosten sind 1,0 ct. P1 800W P = U I; I1 = 3,48 A U 230V I ges = 3,48 A + 13,04 A = 16,52 A I P2 U W 230V = 13,04 A A: Nein, der Heizofen kann nicht ehr zusätzlich eingeschaltet werden!

5 3. Darf ein 100-Oh Widerstand, der für eine Belastbarkeit bis 300 W gebaut ist, an die Netzspannung von 230 V angeschlossen werden (Begründe deine Antwort durch Rechnung)? Geg: U = 230 V; R = 100 ; P = 300 W; Ges: P U = R I (Ohsches Gesetz) P = U I (Leistungsforel); U 230V Stro i Strokreis: I = 2,3 A R 100 Tatsächliche Leistung: P = 230 V2,3 A = 529 W A: Der Widerstand darf nicht angeschlossen werden. 4. Eine elektrische pupe für einen Swiingpool ist täglich von 10:00 Uhr vorittags bis 18:00 Uhr abends eingeschaltet. Ihr Betrieb während der Badesaison (5 Monate zu je 30 Tagen) kostet bei eine Stropreis von 15 ct / kwh 153,5. Berechne die Leistung der Pupe. Geg: Zeit = 8 h; 5 Monate zu je 30 Tagen; Stropreis: 15ct /kwh; Kosten: 153,5 Ges: P; Berechnung der el. Arbeit aus de Gesatpreis und de Preis pro kwh: 153,5 kwh W el = = 1023,33 kwh; 0,15 Berechnung der Arbeitsstunden: Arbeitszeit: t = 8 h/tag 30 Tage 5 = 1200 h Berechnung: der Leistung: Wel = P t P = W el 1023,33 kwh = 0,853 kw A: Die Leistung der Pupe beträgt 853 W. t 1200 kw Spezifischer Widerstand 1. Welchen Widerstand besitzt eine 25 k lange und Leitung it eine Durchesser von d = 8, wenn die Leitung aus ² ² a) Kupfer ( = 0,017 ) b) Aluiniu ( = 0,032 ) besteht? (A Kreis = r²) A = (4)² 50,27 ²; a ) R = Cu A l b) R = Al A l = 0,032 ² ,27 ² = 0,017 = 15,91 ² ,27 ² = 8,45 ² 2. Ein Eisenkabel ( = 0,10 ) ist 0,80 k lang und hat einen Widerstand von 5,12. Berechne die Querschnittsfläche dieses Kabels und gib dessen Durchesser an (Beide Ergebnisse auf 2 Stellen nach de Koa runden). l l 0,10 ² 800 R = A R A = l : R A = = 15,63 ² A R 5,12

6 A A 15,63 ² A Kreis = r²; r² = ; r = = 2,23 ; A: Der Durchesser beträgt 4,46. Parallel- und Reihenschaltung 1. Entscheide, ob es sich bei den Schaltungen u eine Parallel- oder Reihenschaltung handelt. 2. Welche Schalter (S1, S2, ) üssen geschlossen sein, dait jeweils die erste Lape () bzw. die zweite Lape () leuchtet. a) Es handelt sich u eine Reihenschaltung S2 Die Lape leuchtet, wenn der (die) Schalter S1, S2 und geschlossen wird (werden). S1 Die Lape leuchtet, wenn der (die) Schalter S1, S2 und geschlossen wird (werden). b) Es handelt sich u eine Parallelschaltung S2 Die Lape leuchtet, wenn der (die) Schalter S1 und geschlossen wird (werden). S1 Die Lape leuchtet, wenn der (die) Schalter S1 und S2 geschlossen wird (werden). S1 S2 c) Es handelt sich u eine Parallelschaltung Die Lape leuchtet, wenn der (die) Schalter S1 geschlossen wird (werden). Die Lape leuchtet, wenn der (die) Schalter S2 und geschlossen wird (werden).

7 Parallel- und Reihenschaltung von Widerständen a) Berechne bei folgender Schaltung: R g, I 1, I 2, I g, und die Leistungen P 1 und P 2 der beiden Widerstände R 1 und R 2 I 1 R 1 = 100 I 2 R 2 = 400 I g 1 R U g = 40 V V ; R 80, 0 ; I g 0, 50 A 80, V 40V I1 0, 40 A I 2 0, 10 A (oder: I 2 = Ig I 1 ; I 2 = 0,50 A 0,40 A = 0,10A) P 1 = 40V 0,40 A = 16 W P 2 = 40V 0,10 A = 4 W b) Berechne bei folgender Schaltung die Strostärke I und den Widerstand R 3, wenn bei R 3 ein Spannungsabfall von 50 V ist. R 1 =80,0 R 2 = 160 R 3 U g = 230 V R 12 = 80, = 240 ; Spannungsabfall U 12 = 230 V 50 V = 180 V; Strostärke: 180 V 50V I 0, 750 A Widerstand R 3 : R ,750 A

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