Klausur , Grundlagen der Elektrotechnik II (BSc. MB, EUT) Seite 1 von 5

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1 Klausur , Grundlagen der Elektrotechnik II (BSc. MB, EUT) Seite 1 von 5 1 (6 Punkte) Matr.-Nr.: In der Schaltung sind die beiden Lampen identisch und die Batterie sei eine ideale Spannungsquelle. Der Kondensator ist anfänglich ungeladen. Zum Zeitpunkt t = 0 wird der Schalter geschlossen. Schalter U Batterie C B a) (1 Punkt) Geben Sie die Helligkeit von Lampe unmittelbar nach Schließen des Schalters an. Lampe leuchtet nicht. Lampe leuchtet, aber weniger hell als Lampe B. Lampe leuchtet gleich hell wie Lampe B. Lampe leuchtet heller als Lampe B. (ankreuzen) b) (2 Punkte) Geben Sie die Spannung am Kondensator U C unmittelbar nach Schließen des Schalters in bhängigkeit von der Batteriespannung U Batterie an. U C = 0 0 < U C < 0,5 U Batterie U C = 0,5 U Batterie 0,5 U Batterie < U C < U Batterie U C = U Batterie c) (1 Punkt) Geben Sie die Helligkeit von Lampe eine lange Zeit nach Schließen des Schalters an. Lampe leuchtet nicht. Lampe leuchtet, aber weniger hell als Lampe B. Lampe leuchtet gleich hell wie Lampe B. Lampe leuchtet heller als Lampe B. d) (2 Punkte) Geben Sie die Spannung am Kondensator U C eine lange Zeit nach Schließen des Schalters in bhängigkeit von der Batteriespannung U Batterie an. U C = 0 0 < U C < 0,5 U Batterie U C = 0,5 U Batterie 0,5 U Batterie < U C < U Batterie U C = U Batterie

2 Klausur , Grundlagen der Elektrotechnik II (BSc. MB, EUT) Seite 2 von 5 2 (6 Punkte) Gegeben ist folgende Schaltung von Kondensatoren: mit: C 1 = 200 µf C 2 = 50 µf C 3 = 20 µf C 4 = 90 µf W ges = 86,4 mws a) (2 Punkte) Fassen sie die Kondensatoren C 1 bis C 4 zu C 1234 zusammen und berechnen sie die Kapazität. b) (2 Punkte) Berechnen sie die Ersatzkapazität C für die Kondensatoren C 1 bis C 5. Gehen sie davon aus, dass bei voller Ladung aller Kondensatoren die Energie W ges gespeichert ist. c) (2 Punkte) Berechnen sie die Kapazität des Kondensators C 5. C 1234 = C = C 5 =

3 Klausur , Grundlagen der Elektrotechnik II (BSc. MB, EUT) Seite 3 von 5 3 (9 Punkte) Der dargestellte Transformator hat folgende bmessungen: a = 100 mm b = 80 mm = 600 mm 2 (an allen Stellen) w 1 = 1000 µ 0 = 0,4 π 10-6 Vs/m µ r = 10 4 B max = 1,8 T Eisenkern u 1 (t) b w 1 a w 2 u 2 (t) Der Transformator soll eine Wechselspannung u 1 (t) von 230 V (effektiv) mit 50 Hz in eine Spannung u 2 (t) mit etwa 24 V (effektiv) transformieren. Die ohmschen Widerstände der Wicklungen und Streuung sollen für die Rechnungen vernachlässigt werden. lle möglicherweise durch den Einschaltvorgang entstandenen usgleichsvorgänge seien abgeklungen. a) (1 Punkt) Wie groß ist der magnetische Widerstand des Eisenkreises? b) (1 Punkt) Wie groß ist der magnetische Fluss im Eisen für B = B max c) (2 Punkte) Wie groß ist der Effektivwert von u 1 (t), wenn der Scheitelwert der Flussdichte gleich B max ist? d) (1 Punkt) Wie groß ist die Selbstinduktivität der Spule 1? e) (1 Punkt) Wie groß muss w 2 gewählte werden (ganzzahlig aufrunden)? f) (3 Punkte) Skizzieren Sie zu dem dargestellten Verlauf der Spannung u 1 (t) den Verlauf der im Eisenkern gespeicherten magnetischen Energie und berechnen Sie den maximalen Wert dieser Energie für U 1 = 230 V. u 1 (t) ms t Maximalwert = W magn (t) ms t

4 Klausur , Grundlagen der Elektrotechnik II (BSc. MB, EUT) Seite 4 von 5 4 (4 Punkte) Mit der dargestellten Messeinrichtung wird ein unbekannter (Bipolar-) Transistor untersucht. Die Tabelle zeigt das Ergebnis von sechs Versuchen. Versuch Verbindungen Ergebnis a X Y I = 0 b X Y I 0 c X Y I 0 d Y X I = 0 e Y X I = 0 f Y X I = 0 5kΩ I X 5 V 1 Y T 2 3 a) (2 Punkte) Welcher der nschlüsse 1, 2 und 3 ist der nschluss der Basis. b) (2 Punkte) Handelt es sich um einen npn- oder pnp-transistor? Begründen Sie Ihre stichwortartig. 5 (6 Punkte) Gegeben ist nun die folgende Schaltung. Für die Transistoren sollen die üblichen Vereinfachungen angenommen werden (I C I E ; Verstärkung β B;U BE = 0,6 V). U 1 I C1 T1 T2 I C2 U 2 = 12 V I 1 = 15 m I C1 = 0,7 = 1 Ω R 2 = 2 Ω = 3 kω B 2 = 90 I 1 U 2 R 2 a) (1 Punkt) Berechnen Sie den Strom I C2. I C2 = b) (2 Punkte) Wie groß ist die Stromverstärkung B 1, des Transistors T1? B 1 = c) (3 Punkte) Wie groß darf U 1 maximal sein, damit in T 2 die zulässige Verlustleistung von 20 W nicht überschritten wird? U 1 =

5 Klausur , Grundlagen der Elektrotechnik II (BSc. MB, EUT) Seite 5 von 5 6 (4 Punkte) Die bbildung zeigt eine Schaltung mit einem idealen Operationsverstärker. R 2 I 3 U 1 = 4 V U 2 = 2 V I 4 = 2 m = 3 kω R 2 = 2 kω R 4 = 0,5 kω I 4 U 1 U 2 U - R 4 U a a) (1 Punkt) Berechnen Sie den Wert der Spannung U. U = b) (2 Punkte) Berechnen Sie den Wert des Stromes I 3. I 3 = c) (1 Punkt) Die usgangsspannung soll U a = -5 V betragen. Berechnen Sie den Wert des Widerstandes. = 7 (5 Punkte) Die bbildung zeigt eine Operationsverstärkerschaltung mit idealem Operationsverstärker und komplexen Ein- und usgangssignalen. C 3 Komplexe Übertragungsfunktion: U G(jω) = a = f(r, 1 R 2, R3, C1, C 3) U e U e C 1 R 2 U a a) (1 Punkt) Wie groß ist die Spannung an C 1? b) (4 Punkte) Bestimmen Sie die komplexe Übertragungsfunktion G(jω) als Funktion der Größen, R 2,, C 1 und C 3. G(jω) =