ELEKTROTECHNIK Prüfung 010

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1 ELEKTO-SHEHETSBEATE Seite von ELEKTOTEHK PÜFG 00 ELEKTOTEHK Prüfung 00 ame, Vorname ote Klassenschnitt / Maximalnote / Bemerkung zur Prüfung maximum für ote 6 beträgt 0. Der Zeitaufwand für beträgt 60 Minuten. Bei allen Lösungen sind die Formeln-, Zahlen- und Einheitengleichungen anzugeben! Auflage Ausgabe. März 007

2 ELEKTO-SHEHETSBEATE Seite von ELEKTOTEHK PÜFG 00 Grundlagen Elektrotechnik: Gemischte Schaltung von Widerständen Wie gross ist der Gesamtwiderstand (ichtiger Wert ankreuzen!)?,00kω,8kω,7kω 9,80kΩ 0,6kΩ, kω 560 Ω 5,6 kω Bild P.8.,7kΩ Auflage Ausgabe. März 007

3 ELEKTO-SHEHETSBEATE Seite von ELEKTOTEHK PÜFG 00 Grundlagen Elektrotechnik: Batterieschaltung Folgende Aufgaben sind zu lösen: a) Zeichnen Sie die Batterieschaltung neu mit nnenwiderstand, Klemmenspannung, nnenspannung, Strömen und Quellenspannung (EMK) auf! b) Bestimmen Sie den äusseren Gesamtwiderstand (ohne nnenwiderstand)! c) Bestimmen Sie den Gesamtstrom in der Schaltung ( 0 V, i 6,Ω)! d) echnen Sie die Klemmenspannung der Batterie aus! 00 Ω Bild P Ω 0 Ω 0 Ω a) i i 0 Kl Bild P.8. b) ( ) 0Ω (0 Ω 570Ω) a 00Ω 0,Ω 0Ω 0Ω 570Ω c) 0 i a V 6, Ω 0, Ω 0,0757 A d) 0,0757 A 0, Ω,78V Kl a Auflage Ausgabe. März 007

4 ELEKTO-SHEHETSBEATE Seite von ELEKTOTEHK PÜFG 00 Grundlagen Elektrotechnik: Potentialunterschie n einer elektronischen Schaltung kann an zwei n gegen Erdpotential eine Spannung von, 0 V und, 0 V gemessen werden. Welche drei Ströme sind zu erwarten, wenn man je einen Widerstand von kω an die drei anschliesst? Bild P.9. kω kω M Bild P.9. kω Maschenregel 0 V V 0V V '000 Ω 0,00 A V '000 Ω 0V '000 Ω 0,00 0 A A Auflage Ausgabe. März 007

5 ELEKTO-SHEHETSBEATE Seite 5 von ELEKTOTEHK PÜFG 00 Energieumwandlung: Boilerberechnung bei Spannungsänderung Gleich viel Boilerwasser wird an einem Tag um 65K erwärmt und am nächsten Tag nur noch um 5K. Wieviel beträgt die Spannungsänderung? Lösung ϑ 5 k 0,95 ϑ 65 Herleitung der prozentualen Abweichung der Spannung und ausgedrückt mit dem Faktor der Spannungsänderung: ( ) 00 k (0,95 ) 00 ( 0,0885) 00 8,85 k k 00 k 00 ( k ) 00 ( k ) 00 Auflage Ausgabe. März 007

6 ELEKTO-SHEHETSBEATE Seite 6 von ELEKTOTEHK PÜFG 00 5 Energieumwandlung: Erwärmen von Wasser Liter Wasser (ϑ0 ) in einer Pfanne ohne Deckel soll in 0 min. auf 00 erwärmt werden. Dabei verdampft 5 des Wassers. Wärmekapazität von Wasser c W,8KJ/kg*K, spezifische Verdampfungswärme rl V 56kJ/kg von Wasser, spezifische Schmelzwärme ql S,7kJ/kg von Wasser, Wasserdampf bei konstantem Druck c P,88kJ/kg*K. Gesucht ist die notwendige Anschlussleistung. kj Q m c ϑ kg,8 80, kj kg kj Q m r 0,05 kg ' 56,8 kj kg P Q Q Q T, kj,8 kj t t 600 s P 75, W 0,75kW Auflage Ausgabe. März 007

7 ELEKTO-SHEHETSBEATE Seite 7 von ELEKTOTEHK PÜFG 00 6 Elektrostatik: Berechnungen an gemischter Kondensatorschaltung an Gleichspannung Gesucht ist tot und! µ F 6 µ F µ F 50µ 5 V Bild P.9. 6 µ F Q 50µ µ F µ F Q 50 µ 6 µ F 5 V 5 V Bild P.9. Q Q Q 50 µ Q 50 µ 0 µf 5V Q 50 µ 7,5V µ F T 5V 7,5V 5V 77,5V Q µ F 77, 5V 0 µ Q T Q Q 0 µ 50 µ 60 µ QT 60 µ T 5,95 µf 77,5V T Auflage Ausgabe. März 007

8 ELEKTO-SHEHETSBEATE Seite 8 von ELEKTOTEHK PÜFG 00 7 Grundlagen Elektrotechnik: Spannungsvergleich bei Über- und nterspannung Ein Kleinlötkolben hat 5 W Leistung bei 0V Spannung. Wie gross ist die Spannungsänderung: a) in Volt bei 07 V b) in bei 07 V c) in Volt bei 5 V? d) in bei 5 V? a) 07V 0V V b) 00 V V Die prozentuale Spannungsänderung wird wie folgt berechnet: c) 5V 0V V d) 00 V V Auflage Ausgabe. März 007

9 ELEKTO-SHEHETSBEATE Seite 9 von ELEKTOTEHK PÜFG 00 8 Grundlagen Elektrotechnik: Leistungsvergleich bei Über- und ntrerspannung Ein Heizgerät von 800 W Leistung ( bei ennspannung ) wird das eine Mal mit 0 nterspannung, das andere Mal mit 0 Überspannung gespeist ( 0V). a) Berechnen Sie den Strom, welcher im Heizgerät bei ennspannung fliesst! b) Berechnen Sie den Heizungswiderstand! c) Berechnen Sie die Leistung bei nter- und Überspannung! d) Wieviel Prozent weicht die Leistung in beiden Fällen von der ennleistung ab? a) P 800W 7,86 A 0V b) 0V 9,9Ω 7,86 A c) 0 0V 0,0 0V V V V 5 V 0 0V 0,0 0V V V V 07 V P ( ) (5V ) 9,9 Ω 78 W P ( ) (07V ) 9,9 Ω 58 W d) P P 78W 800W P P 800W P P 58W 800W P P 800W 9 Auflage Ausgabe. März 007

10 ELEKTO-SHEHETSBEATE Seite 0 von ELEKTOTEHK PÜFG 00 9 Grundlagen Elektrotechnik: Belasteter Spannungsteiler Ein Spannungsteiler-Poti von 500Ω (Gesamtwiderstand liegt an der Gesamtspannung 0V und teilt diese auf 90V im unbelasteten Zustand (Schalter offen). a) Welchen Laststrom darf man ihm entnehmen, damit die Spannung auf 70V einbricht? b) Wie gross ist also dann der Lastwiderstand? S L Bild Ω 70V 69,57 0V Ω 500 Ω 69, 6Ω 0, Ω a) 0V 70V 0,750 A 0,Ω 70V 69,57 Ω 0, 509 A L L 0,750 A 0, 509 A L 0, 0999 A b) 70V L 0,099 A L L 97, 7Ω Gleichung Gleichung Gleichung ungeformt Gleichung in einsetzen ( ) Auflage Ausgabe. März 007

11 ELEKTO-SHEHETSBEATE Seite von ELEKTOTEHK PÜFG 00 0 Energieumwandlung: Vergleich von zwei Kraftwerksanlagen Gegeben ist ein Hydraulisches Kraftwerk mit einer Fallhöhe von m, 50Mio m Wasser und einem Wirkungsgrad von 87. Wieviel Kohle ist notwendig mit einem Kohlekraftwerk mit einem Wirkungsgrad von um die gleiche Energie zu erzeugen. Heizwert der KohleMJ/kg) Lösung 9 m 9 QW m g h η W 50 0 kg 9,8 m 0, 87 50,8 0 Ws s Q K Q W Q K QK η K 50,8 0 0, 9 9 6'00,56 0 Ws 9 QK 6'00,65 0 J m K ',55 0 H J 6 0 kg kg Auflage Ausgabe. März 007

12 ELEKTO-SHEHETSBEATE Seite von ELEKTOTEHK PÜFG 00 Grundlagen Elektrotechnik: Energie in einer Taschenlampenbatterie Eine Taschenlampenbatterie kann ein,5v-gühlämpchen während 6 Stunden mit durchschnittlich 0,A betreiben. Wie gross ist der Arbeitspreis pro kwh, wenn die Batterie Fr.,80 gekostet hat? W P t t,5v 0, A 6h,Wh W 0, 00 kwh K,80 Fr. k W 0,00 kwh 8,6 Fr. kwh Auflage Ausgabe. März 007

13 ELEKTO-SHEHETSBEATE Seite von ELEKTOTEHK PÜFG 00 Elektrostatik: Laden eines Kondensators Auf welchen Wert ist der egulierwiderstand einzustellen, wenn die Ladezeit 00s betragen soll? Bild V 5µF Wie gross ist die Spannung nach zwei Zeitkonstanten? t 00 s 5 τ 00 s τ s Der Widerstand kann aus der Beziehung τ berechnet werden: 0 s τ τ 0 s F 0 s As V Ω 800 '000Ω Die Spannung nach t ) t τ berechnet sich wie folgt: τ ( τ ) τ e 00V ( e ) 00V ( 0,5) 86,7V Auflage Ausgabe. März 007