Name, Vorname Studienrichtung Matrikelnummer

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1 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite F Nme, Vornme Studienrihtung Mtrikelnummer Bitte in Blokuhsten usfüllen! Aufge : pro rihtig entworteter Frge sind 4 Punkte erreihr. Hinweis: Die einzelnen Frgen können unhängig voneinnder entwortet werden! ϑ 0 C Ein temperturhängiger Widerstnd R ( ϑ) = 00Ω + soll zur Temperturmessung im Bereih von 0 C is 70 C eingesetzt werden. Der Widerstnd wird von einer 50K Konstntstromquelle mit Bipolrtrnsistor gespeist (s. Bild). In einer zweiten Stufe wird ds Tempertursignl verstärkt. In der dritten Stufe wird ds Signl digitlisiert. Die Versorgungsspnnung des Mess-Systems eträgt U V = 5 V mit einer Mittelnzpfung ei U V /. U V / Konstnt- Stromquelle I D = onst. = 5 ma Verstärker Komprtor Grün R 3 Komprtor Rot R 5 R G R(ϑ) R R OP 3 R OP G U V / U e OP T U Grün Rot R G U e R 4 R 6 Frgen:. Der Strom der mit U V / versorgten Konstntstromquelle soll I C = 5 ma etrgen. Bei welher Tempertur tritt die höhste Verlustleistung im Messwiderstnd R(ϑ) uf, und wie groß ist diese Verlustleistung?. Der MOSFET T knn im Ashnürereih hinreihend durh ( ) ID = S UGS Uth mit S = 5 ma/v und U th =,5 V eshrieen werden. Wie groß ist ds Verhältnis R G /R G für den ngegeenen Strom von I C = 5 ma zu wählen?

2 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite F Die temperturhängige Spnnung U e soll nun mit einem idelen Opertionsverstärker OP so verstärkt werden, dss ei 0 C eine OP-Ausgngs-Spnnung U,0 = 5 V und ei 70 C eine Spnnung U,70 = 0 V nliegt. Wie groß sind die Eingngsspnnungen U e,0 und U e,70 ei den Temperturen 0 C und 70 C? Wie groß ist der Widerstnd R zu wählen, wenn R = 0 kω eträgt? Wie groß muss die Spnnung U e m nihtinvertierenden Eingng des Opertionsverstärkers gewählt werden? (Hinweis: In der Vorlesung wurde für die Verstärkung eines gegengekoppelten idelen Z Z Opertionsverstärkers die Formel U = + Ue U e Z geleitet, die uh für Z Gleihgrößen ngewendet werden drf.) ϑ 0 C 4. Die Ausgngsspnnung von OP eträgt nun U = 5V + 5V. Sie soll nun mit 50K den Komprtoren OP und OP 3 digitlisiert werden. Unter 95 C soll ein Signl Grün generiert werden. Für ds Signl Grün wird der Spnnungsteiler us den Widerständen R 3 und R 4 der Komprtor OP enutzt. Wie sind die Widerstände R 3 und R 4 zu wählen, wenn R 3 + R 4 = 0 kω etrgen soll? Üer 40 C soll zusätzlih ein Signl Rot generiert werden. Wie groß sind die Widerstände R 5 und R 6 zu wählen, wenn R 5 +R 6 = 0 kω etrgen soll? 5. Geen Sie eine digitle Shltung us einem Stndrd-Gtter n, mit der ein weiteres Wrn-Signl W us den Signlen Rot (Ausgng R) und Grün (Ausgng G) erzeugt werden knn, mit dem eine Tempertur zwishen 95 C und 40 C ngezeigt wird!

3 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite 3 F Aufge : pro rihtig entworteter Frge sind 4 Punkte erreihr. Hinweis: Die einzelnen Frgen können unhängig voneinnder entwortet werden! Ein Krftfhrzeug-Lüfter wird von einem permnenterregten Gleihstrommotor ngetrieen. Der Motor ht die Nenndten: U N = V I N = 0 A M N = Nm η N = 65 % Alle Verluste ußer den Anker-Kupferverlusten im Ankerwiderstnd R dürfen vernhlässigt werden. Aufgrund der Permnenterregung ist kφ = kφ N immer konstnt. Frgen:. Wie groß ist die Nennleistung P N des Motors?. Wie groß ist der Ankerwiderstnd R des Motors? 3. Wie groß ist ds Anfhrdrehmoment M A des Motors ei der Drehzhl n = 0 und der Nennspnnung U = U N = V (Hinweis: Wenn Sie Frge. niht gelöst hen, nehmen Sie R = 0, Ω n)? Im Teillstetrie soll der Lüfter zur Geräushreduktion mit 80 % der Nenndrehzhl und 64 % der Nennleistung etrieen werden. Frgen: 4. Welhes Drehmoment und welher Ankerstrom müssen eingestellt werden? 5. Welhe Ankerspnnung muss eingestellt werden? Wie groß muss der Modultionsgrd gewählt werden, wenn die Ankerspnnung üer einen Tiefsetzsteller us dem V - Netz erzeugt wird? (Hinweis: Wenn Sie den Ankerstrom in Frge 4. niht ermittelt hen, nehmen Sie I = 5 A n).

4 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite 4 F Aufge 3: Zu jeder Frge ist nur eine Antwort rihtig. Jede rihtige Antwort wird mit Punkt gewertet. Flshe Antworten werden ls 0 Punkte gewertet. Die Punkte werden ddiert und pushl 0 Punkte für zufällig rihtige Antworten gezogen, d.h. es können mximl 0 Punkte erreiht werden. Negtive Gesmtergenisse werden ls 0 Punkte gewertet. Kreuzen Sie dher zu jeder Frge eine Antwort, oder n (z.b. )! Frgen:. Gegeen sei ds neenstehende Netzwerk. Die Spnnung U sowie die Widerstände R is R 6 seien eknnt. Wieviele Knoten- und Mshengleihungen werden für die Berehnung ller Ströme im Netzwerk enötigt? R R R 3 R 5 U R 4 R6 Mshengleihungen und 3 Knotengleihungen 4 Mshengleihungen und Knotengleihungen 3 Mshengleihungen und 3 Knotengleihungen. Welhes Verfhren ist esonders zur vollständigen Lösung von Netzwerken mit mehreren Quellen wie z. B. in der neenstehenden Skizze geeignet? U =onst. R R i (t) Erstzspnnungsquelle Erstzstromquelle Helmholtz sher Üerlgerungsstz 3. Aus welhem Mteril werden Leuhtdioden gefertigt? III-V-Hlleiter (z. B. GAs) Gsentldungsgefäße mit Edelgsen in einer isolierenden Glshülle Wolfrm

5 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite 5 F Wie groß ist die Admittnz einer Induktivität mit dem Blindwiderstnd X L? Y L = j X L Y L = jω X L Y L = -j / X L 5. Ein Plttenkondenstor mit den Plttenflähen A und dem Plttenstnd d + d (s. neenstehende Skizze) enthält im Inneren ein Dielektrikum mit ε und der Dike d und ein zweites Dielektrikum mit ε und der Dike d. Wie groß ist die Kpzität des Kondenstors? ε C = d C = ε ε + d ε ε d + ε ε + ε C = d + d A A d A d d 6. Ein Kondenstor C wird n die Sekundärseite eines idelen Trnsformtors mit dem Üersetzungsverhältnis w /w ngeshlossen. Welhe Impednz Z = U /I wird n den Primärklemmen des Trnsformtors gemessen? Z w jωc w = U I w w C Z = w jωc w Z = w w jωc w + w

6 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite 6 F Der neenstehende Resonnzkreis us den Kondenstoren C und C und der Induktivität L ht nur eine Serienresonnz (Z(ω S ) = 0) immer eine Serienresonnz (Z(ω S ) = 0) und eine Prllelresonnz (Z(ω P ) ) nur für C > C immer eine Serien- und eine Prllelresonnz (Z(ω S ) = 0, Z(ω P ) ) C L C 8. Welhes Mteril weist ei Rumtempertur die größte Leitfähigkeit für den elektrishen Strom uf? Ein Gemish us Kolt und Eisen Siler Briumtitnt 9. Eine von einem positiven Strom I durhflossene Spule mit rehtekförmigem Quershnitt efindet sih wie in der neenstehenden Skizze eingezeihnet in einem homogenen Mgnetfeld B. In welhe Rihtung wirkt ein Drehmoment um die eingezeihnete Ahse ufgrund der mgnetishen Kräfte uf die Spule? mthemtish rehtsherum mthemtish linksherum ds Drehmoment ist Null I B

7 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite 7 F Die Ortskurve der Admittnz Y(ω) einer Prllelshltung eines Ohmshen Widerstnds R und eines Kondenstors C eshreit in der Gußshen Zhleneene Im Im Im R C R Y Y Y ωc Re Re - R R - R ωc Re eine Hlgerde, die uf der reellen Ahse einen Endpunkt ht einen Hlkreis durh den Ursprung eine vollständige Ellipse um den Ursprung. Ws edeutet Blindleistungskompenstion in Wehselstromkreisen mit rein sinusförmigen Strömen und Spnnungen? Prllelshltung eines Kondenstors zu einem ohmsh-induktiven Verruher, so dss der Leistungsfktor osϕ = wird Reihenshltung eines Kondenstors mit einem ohmsh-induktiven Verruher, so dss der Leistungsfktor osϕ = wird Einstellung des Erregerstroms des Genertors, so dss die Spnnung n den Verruherklemmen gleih der Nennspnnung ist. Ein Drehstrom-Induktions-Ofen trägt ds Typenshild U N = 400 V, S N = 00 kva, osϕ N = 0,4. Wie groß ist der Leiterstrom des Ofens im Nennetrie? 00 A 44 A 36 A

8 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite 8 F Die neenstehende Skizze git den Frequenzgng von Betrg und Phse einer komplexen Impednz n. Mit welher Shltung knn ein solher Frequenzgng erzielt werden? Prllelshwingkreis us R, L und C Reihenshwingkreis us R, L und C Reihenshltung us R und C log Z ,,00E+0,00E+03,00E+04,00E+05 ϕ Z log(f) π,5 0,5 0,00E+0,00E+03,00E+04,00E+05 log(f) -0,5 π - -,5-4. Wie groß ist die in Europ ülihe Niederspnnung für die Versorgung von Endverruhern? 400 V, 50 Hz 40 V, 60 Hz 5 V, 400 Hz 5. Die typishe Spnnung einer elektrohemishen Zelle (z. B. Uhrentterie) eträgt unter 0 mv wenige V einige kv 6. Durh Bestrhlung mit Liht werden in Hlleiter-Dioden Ldungsträger freisetzt. In welhem Buelement wird dieser Effekt ewusst genutzt? Solrzelle Leuhtdiode Kpzitätsdiode

9 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite 9 F Wie ist die Bndreite eines Prllelshwingkreises festgelegt? Die Bndreite eshreit die Differenz der eiden Frequenzen, ei denen der Betrg der Impednz Z um den Fktor unter dem Mximlwert liegt. Die Bndreite eshreit die Differenz der eiden Frequenzen, ei denen der Betrg der Impednz Z um den Fktor üer dem Minimlwert liegt. Sie eshreit die Differenz der eiden Frequenzen, ei denen der Phsenwinkel ϕ Zo = +π/ zw ϕ Zu = -π/ eträgt. 8. Von einem n-knl-mosfet sind die Dten U th = V und S = 00 ma V - eknnt. In einem Betriesspunkt liegen die Spnnungen U GS = 4 V und U DS = 0 V n. In welhem Areitsereih efindet sih der Trnsistor? Sperrereih ohmsher Bereih Ashnürereih 9. Ein Messverstärker ht eine Spnnungs-Verstärkung von v U = 00, einen unendlih großen Eingngswiderstnd und einen Ausgngswiderstnd von 50 Ω. Er wird mit einer Eingngsspnnung von U e = mv gespeist. Am Ausgng liegt ein Spnnungsmesser mit einem Innenwiderstnd von 450 Ω. Welhe Spnnung wird ngezeigt? 00 mv 90 mv 50 mv

10 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite 0 F Wie erzeugt mn eine J/Nein-Entsheidung us einem Anlog-Spnnungs-Signl? durh ein Relis durh kpzitive Spnnungsteiler durh Komprtoren (Opertionsverstärker ohne Gegenkopplung). Welhe der folgenden Shltungen relisiert einen -Bit-Sutrhierer entsprehend der folgenden Whrheitstelle? Minuend M Sutrhend S Differenz D Üertrg Ü S & M & D & Ü S & M & D & Ü S & M & D & Ü

11 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite F Wo werden Shieeregister eingesetzt? Multiplizierer RAM-Speiher Progrmmzähler 3. Welhe der folgenden logishen Gleihungen ist rihtig? A + B = A B A + B = A + B A B = A + B 4. Wie groß ist ds Zweierkomplement der inären 8-Bit-Zhl 00 00? Wodurh untersheiden sih Mikrokontroller von Mikroprozessoren? Mikrokontroller enötigen externe Progrmmzähler Mikrokontroller einhlten neen dem Mikroprozessor noh zusätzlihe Elemente wie Ein-/Ausgefunktionen Mikroontroller enthlten immer Prllelmultiplizierer 6. Eine Wehselstromkommuttormshine (Universlmotor) wird m Niederspnnungs- Wehselstromnetz etrieen. Welhe Aussge üer ds Drehmoment ist rihtig? Ein konstntes Drehmoment wird nur ei der Synhrondrehzhl n 0 = f/p entwikelt Ds Drehmoment pulsiert mit der doppelten Netzfrequenz zwishen Null und einem Mximlwert Ds Drehmoment shwingt mit Netzfrequenz um einen zeitlihen Mittelwert von Null

12 Prüfung Einführung in die Elektrotehnik I / II Seite F Der Strngstrom I U eines im Dreiek geshlteten symmetrishen Verruhers im Drehstromnetz eträgt ezogen uf den Leiterstrom I L I = I U I I 3 U = I I U = L L L 8. Die großräumige Energieüertrgung im europäishen Verundnetz erfolgt uf der Hohspnnungseene (00 kv..400 kv) uf der Mittelspnnungseene (0 kv..30 kv) uf der Niederspnnungseene ( V) 9. Die Durhlssspnnung einer PN-Siliziumdiode eträgt etw, V 0,7 V 0,3 V 30. Die neenstehende Shltung eines Opertionsverstärkers wird uh ls Spnnungsfolger ezeihnet. Sie knn eingesetzt werden zur Phsenvershieung um 80 (Invertierung) Stromverstärkung (v i >> ) Spnnungsverstärkung (v U >> ) u e (t) u (t)