Name: Punkte: Note: Ø:

Ähnliche Dokumente
i(t) t 0 t 1 2t 1 3t 1

3. Klausur in K1 am

Induktionsgesetz. a = 4,0cm. m = 50g

Name: Punkte: Note: Ø: 3. Musterklausur

Fachgebiet Leistungselektronik und Elektrische Antriebstechnik Prof. Dr.-Ing. Joachim Böcker. Grundlagen der Elektrotechnik B

1. Klausur in K2 am

Kondensator und Spule im Gleichstromkreis

Beispiele Aufladung von Kondensatoren, Berechnung von Strömen, Spannungen, Zeiten und Kapazitäten.

Abituraufgaben Grundkurs 2009 Bayern Analysis I. dt mit D F = R.

Übungen zur Einführung in die Physik II (Nebenfach)

DIE LINEARE DIFFERENTIALGLEICHUNG ZWEITER ORDNUNG MIT KONSTANTEN KOEF- FIZIENTEN

Klausur Grundlagen der Elektrotechnik B

Zeit (in h) Ausflussrate (in l/h)

Abiturprüfung Mathematik 2009 (Baden-Württemberg) Berufliche Gymnasien ohne TG Analysis, Aufgabe 1

ZUU AUUFFGGAABBEE :: Die Wann läuft zunächst voll. Nach einiger Zeit wird etwas Wasser abgelassen und dann wird etwas zugeführt.

Mathematik: Mag. Schmid Wolfgang Arbeitsblatt Semester ARBEITSBLATT 11 LAGEBEZIEHUNG DREIER EBENEN

Aufgaben zur Wechselspannung

Abiturprüfung 2017 ff Beispielaufgabe Grundkurs Mathematik; Analysis Beispiel Wirkstoff

Kapitel : Exponentiell-beschränktes Wachstum

1. Klausur in K2 am

Lösung Klausur. p(t) = (M + dm)v p(t + dt) = M(v + dv) + dm(v + dv u) Wir behalten nur die Terme der ersten Ordnung und erhalten.

Systemtheorie Teil A. - Zeitkontinuierliche Signale und Systeme - Musterlösungen. Manfred Strohrmann Urban Brunner

Prüfung zum Fach Regelungstechnik für Studierende Lehramt an beruflichen Schulen (Diplom/Bachelor)

Leistungselektronik Grundlagen und Standardanwendungen. Übung 3: Kommutierung

Masse, Kraft und Beschleunigung Masse:

GETE ELEKTRISCHES FELD: DER KONDENSATOR: Elektrische Feldstärke: E r. Hr. Houska Testtermine: und

Grundlagenfach Mathematik. Prüfende Lehrpersonen Alitiloh Essodinam

Ministerium für Schule und Weiterbildung NRW M LK HT 4 Seite 1 von 9. Unterlagen für die Lehrkraft. Abiturprüfung Mathematik, Leistungskurs

Grundgebiete der Elektrotechnik II Feedbackaufgabe: Transiente Vorgänge

Mathematische Methoden der klassischen Physik Zusammenfassung Differentialgleichungen

1 Rasterelektronenmikroskop (vorbereitete Aufgabe, 1. Prüfungsteil)

u(t) sin(kωt)dt, k > 0

Aufgaben zur Differenzialrechnung WS 06/07 Prof.Zacherl / Prof. Hollmann

2. Klausur in K1 am

f ( x) = x + x + 1 (quadratische Funktion) f '( x) = x + (Ableitungsfunktion)

Schriftliche Abiturprüfung 2007 Sachsen-Anhalt Physik 13 n (Leistungskursniveau)

Aufgabe 1 (9 Punkte) Prüfungsklausur Technische Mechanik II

Prüfungsaufgaben Wiederholungsklausur

Lösungsblatt 8 zur Experimentalphysik I

Übungen zur Experimentalphysik II Aufgabenblatt 3 - Lösung

Kapitel 6: Ort, Geschwindigkeit und Beschleunigung als Funktion der Zeit

mathphys-online Abschlussprüfung Berufliche Oberschule 2009 Mathematik 12 Technik - A I - Lösung Teilaufgabe 1.0 Gegeben ist die reelle Funktion f( x)

Gewöhnliche Differentialgleichungen (DGL)

(10 Punkte) Gegeben ist die in Fig. 1 abgebildete in T periodische Zeitfunktion f(t). f(t)

Aufgabe 1: Kontinuierliche und diskrete Signale

Sinus und Cosinus im rechtwinkligen Dreieck ( )

Grundlagen der Elektrotechnik II Übungsaufgaben

Universität Ulm Samstag,

Kurven in der Ebene und im Raum

14 Kurven in Parameterdarstellung, Tangentenvektor und Bogenlänge

Lösungen zu Übungsblatt 4

Energiespeicherelemente der Elektrotechnik Kapazität und Kondensator

4. Quadratische Funktionen.

Elektrodynamik II - Wechselstromkreise

Mathematische Methoden in den Ingenieurwissenschaften 4. Übungsblatt

c) d) zu den Feldlinien verläuft. e) f) g) h) den Feldlinien verläuft. den ein Weicheisenkern geschoben wird. Eisenkern Induktionsspule

10. Wechselspannung Einleitung

Musterlösung Grundlagen der Elektrotechnik B

Typ A: Separierbare Differentialgleichungen I. Separierbare Differentialgleichungen II. Beispiel einer separierbaren Dgl

1. Schularbeit (6R) 24. Okt. 1997

Wiederholung Exponentialfunktion

sin = cos = tan = Sinus und Cosinus im rechtwinkligen Dreieck Aufgabe: Berechnen Sie die fehlende Seitenlänge und den Winkel. Gegenkathete Hypotenuse

10 Gleichspannungs-Schaltvorgänge RL-Reihenschaltung

1. Klausur in K1 am

INPUT-EVALUATION DER ZHW: PHYSIK SEITE 1. Serie 1

Gewöhnliche Differentialgleichungen

7 Erzwungene Schwingung bei Impulslasten

Aufgaben zu Geradenscharen

(x) 2tx t 2 1, x R, t R 0.

2. Grundlagen Schwingungslehre

1 Lokale Änderungsrate und Gesamtänderung

Mathematik: Mag. Schmid Wolfgang Arbeitsblatt 6 5. Semester ARBEITSBLATT 6 PARAMETERDARSTELLUNG EINER GERADEN


Berechnungen am Wankelmotor

Abiturprüfung Mathematik 2010 (Baden-Württemberg) Berufliche Gymnasien Analysis, Aufgabe 1 ( )( ) und der Normalen von K

Analysis 3.

Die numerische Erzeugung eines durchstimmbaren Sinussignals

, d.h. die Zeitdauer, nach der sich jeweils der Wert des PKWs ha lbiert. Überprüfe das Ergebnis ebenfalls anhand des Graphen aus g).

4.2.5 Energie und Energiedichte im Magnetfeld

ervoanriebsechnik.de Weiere Unerlagen, die im Zusammenhang mi diesem Dokumen sehen: Applicaion Guide: Ideale Geriebeunersezung /5 Regel für Posiionier

Webinar: Elastostatik Thema: Zweiachsige Biegung. Aufgabe) Biegelinie bestimmen

Prüfung zum Fach Regelungstechnik für Studierende Lehramt an beruflichen Schulen (Diplom/Bachelor)

(2) Kinematik. Vorlesung Animation und Simulation S. Müller U N I V E R S I T Ä T KOBLENZ LANDAU

7. Vorlesung Wintersemester

2. Musterklausur in K1

Bewegung. Einteilung der Mechanik. Kinematik. Bezugssystem. Modell Massepunkt. Geradlinig gleichförmige Bewegung

Lösung - Serie 8. D-MAVT/D-MATL Analysis I HS 2018 Dr. Andreas Steiger. MC-Aufgaben (Online-Abgabe) 1. Was für eine Kurve stellt die Parametrisierung

Die Untersuchungen beschränken sich auf harmonische Wechselspannungen und -ströme

Motivation der Dierenzial- und Integralrechnung

Lösung Abiturprüfung 2000 Grundkurs (Baden-Württemberg)

Flugzeugaerodynamik I Lösungsblatt 2

Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Institut für Analysis Dr. A. Müller-Rettkowski Dipl.-Math. M. Uhl. Sommersemester 2011

3.2. Prüfungsaufgaben zu Gleichstromkreisen

Versicherungstechnik

Flugzeugaerodynamik I Lösungsblatt 3

Abiturprüfung Baden-Württemberg 1986

Theoretische Physik I/II

150 Note: 5205, DIGITALTECHNIK UND TECHNISCHE INFORMATIK. Informatik. Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik

Abiturprüfung Mathematik 2012 (Baden-Württemberg) Berufliche Gymnasien Analysis, Aufgabe 1

Note: FACH NR DIGITALTECHNIK. Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik. Prof. Dr.-Ing. H. Heuermann

Transkript:

Name: Punke: Noe: Ø: Kernfach Physik Abzüge für Darsellung: Rundung: 4. Klausur in K am 5. 5. 0 Ache auf die Darsellung und vergiss nich Geg., Ges., Formeln, Einheien, Rundung...! Angaben: e =,60 0-9 C ; ε 0 = 8,8540 - As/ ; µ o =,570-6 Vs / Am Tipp: Bei Rechnungen im Bogenmaß muss du den Taschenrechner auf Bogenmaß sellen. Aufgabe ) (9 Punke) Die abgebildee recheckige Spule (Länge 80 mm, Breie 0 mm) mi 000 Windungen wird eilweise senkrech von einem homogenen, begrenzen Magnefeld durchsez. a) Wie groß is der magneische Fluss, wenn die Spule sich am eingezeichneen Or befinde und B = 0,80 T beräg? b) Im skizzieren Zusand seig die magneische Flussdiche B im Zeiinervall 0,0 bis 4,0 s linear von 0,80 bis,6 T an. Berechne für dieses Zeiinervall die zwischen den Spulenenden R und T aufreende Indukionsspannung U ind. c) Mi welcher Geschwindigkei müsse man bei feser magneischer Flussdiche von 0,80 T die Spule nach rechs verschieben, um auf eine Indukionsspannung von 0,85 V zu kommen? d) Gib für diesen Fall die Polung an den Spulenenden R und T an. mm Aufgabe ) (9 Punke) Ein Leierrahmen befinde sich in einem homogenen Magnefeld und roier mi konsaner Winkelgeschwindigkei um die in der Skizze angegebene Achse. Zum Zeipunk = 0,0s befinde er sich in der skizzieren Posiion. a) Skizziere qualiaiv die Diagramme Φ () und U ind() für mindesens eine Periode. b) Berechne die Frequenz und die Winkelgeschwindigkei für den Fall, dass die Zei für eine volle Umdrehung 0,0 s beräg. c) Zeige, dass für die induziere Spannung die Gleichung U Ind() = n B b ω cos(ω) gil und berechne U max. ( Zeige bedeue: Aus den Grundlegenden Formeln mi nachvollziehbaren Erläuerungen die gesuchen Beziehungen herleien. B = 0 mt b = 0 cm d) Nun sei U Ind() = Û cos(ω) mi Û = 8 mv und ω = /s. Wie groß is die Spannung zum Zeipunk = 0 ms und zu welchen Zeien n is U (n) = 9,4 mv? Aufgabe ) (4 Punke) Bei einem Versuch befinde sich der Schaler in nebensehender Skizze zunächs in der oberen Posiion. Beim Sar des Versuchs zum Zeipunk o = 0 s wird er in die unere Posiion gebrach und zu einer späeren Zei wieder hoch geschale. a) Skizziere qualiaiv den zeilichen Verlauf der Sromsärke I und der Indukionsspannung während des gesamen Versuches. b) Begründe genau und uner Benuzung der ensprechenden Formeln, warum sich nach dem Hochlegen des Schalers zur Zei die von dir gezeichnee Form der Sromkurve ergib. c) Wie groß is die Sromsärke im ersen Augenblick nach dem Sar des Versuchs (Ausschalen) zum Zeipunk 0 und welchen Berag ha die Sromsärkenänderung in diesem Momen? Bie wenden!! U 6,0 V L 0,45 H R 0 Ω I

Aufgabe 4) ( 7 Punke) Der zeiliche Verlauf der Sromsärke nach dem Öffnen des Schalers soll durch numerische Simulaion ermiel werden. Du darfs davon ausgehen, dass der Schaler is sei langer Zei geschlossen is. Zeige, dass du die Vorgehensweise bei der Ersellung der Simulaion versanden has, indem du die ersen beiden Zeilen der vorgegebenen Tabelle in den Kanzleibogen überrägs, ausfülls und dabei die Inhale jeweils anhand der benöigen Formeln begründes. Erkläre also deine Vorgehensweise! S U B = 0 V L = 00 mh R = 0 Ω in s I in A I in A/s U ind in V Aufgabe 5) (8 Punke) Eine Spule mi 000 Windungen ha einen Durchmesser von,5 cm, is 5 cm lang und mi Luf gefüll. a) Leie die Formel für die Indukiviä dieser Spule her und berechne sie. b) Wie groß is die in einer Spule mi L =,5 mh gespeichere Energie, wenn sie von,5 A durchflossen wird.

Lösungen zur 4. Klausur in K am 4. 5. 0 Ache auf die Darsellung und vergiss nich Geg., Ges., Formeln, Einheien, Rundung...! Angaben: e =,60 0-9 C ; ε 0 = 8,8540 - As/ ; µ o =,570-6 Vs / Am Aufgabe ) ( 9 Punke) Die abgebildee recheckige Spule (Länge 80 mm, Breie 0 mm) mi 000 Windungen wird eilweise senkrech von einem homogenen, begrenzen Magnefeld durchsez. a) Wie groß is der magneische Fluss, wenn die Spule sich am eingezeichneen Or befinde und B = 0,80 T beräg? Geg.: Ges.: Lsg.: b = 0,0 m, l = 0,06 m (80 mm 0 mm), B = 0,8 T Φ Φ = B A = B l b =,44 0 - T A Φ =,4 mwb b) Im skizzieren Zusand seig die magneische Flussdiche B im Zeiinervall 0,0 bis 4,0 s linear von 0,80 bis,6 T an. Berechne für dieses Zeiinervall die zwischen den Spulenenden R und T aufreende Indukionsspannung U ind. Geg.: Ges.: Lsg.: = 4,0 s, B = 0,8 T bzw. Φ =,44 mwb. U ind U ind = - n Φ = - n Φ / = - 000,44 mwb / 4 s U ind = - 0,6 V c) Mi welcher Geschwindigkei müsse man bei feser magneischer Flussdiche von 0,80 T die Spule nach rechs verschieben, um auf eine Indukionsspannung von 0,85 V zu kommen? Geg.: Ges.: Lsg.: B = 0,8 T, U ind = 0,85 V v = s / U ind = - n Φ = - n B A = - n B A / A = b s = b v Dami ergib sich für U ind U ind = - n B b v Umsellen nach v (Vorzeichen hier nich berücksichig!): v = U ind /(n B b) = 0,054.. m/s 0,5 v =,5 cm/s 0,5 d) Gib für diesen Fall die Polung an den Spulenenden an. Aufgrund der Lorenzkraf wirk bei einer Bewegung nach rechs F L nach unen, d.h. T wird neg. R posiiv

Aufgabe ) (9 Punke) Ein Leierrahmen befinde sich in einem homogenen Magnefeld und roier mi konsaner Winkelgeschwindigkei um die in der Skizze angegebene Achse. Zum Zeipunk = 0,0s befinde er sich in der skizzieren Posiion. a) Skizziere qualiaiv die Diagramme Φ () und U ind() für mindesens eine Periode. B = 0 mt b = 0 cm Φ () U ind() auch OK b) Berechne die Frequenz und die Winkelgeschwindigkei für den Fall, dass die Zei für eine volle Umdrehung 0,0 s beräg. Geg.: Ges.: Lsg.: T = 0,0 s f, ω f = /T = /0,s = 5,0 Hz f = 5,0 Hz ω = π / T = π /0,0s =,46 /s ω = /s 7 c) Zeige, dass für die induziere Spannung die Gleichung U Ind() = n B b ω cos(ω) gil und berechne U max. ( Zeige bedeue: Aus den Grundlegenden Formeln mi nachvollziehbaren Erläuerungen die gesuchen Beziehungen herleien. Allgemein gil: U ind = - n Φ mi Φ = B A s mi A s = b b s ( A s = Proj. d. Spulenfläche senkrech zu B) Lau Skizze is φ = 0 für = 0s => b s = b sin φ mi φ = ω b => Φ = B b sin (ω) φ b s => Φ = - ωbb cos(ω) => U ind = - nωbb cos(ω) q.e.d. (Vorzeichen häng vom Anschl. des Volmeers ab.) Schni durch Spule, von oben berache 7 => U max = nωbb U max = 8 mv

6 d) Nun sei U Ind() = Û cos(ω) mi Û = 8 mv und ω = /s. Wie groß is die Spannung zum Zeipunk = 0 ms und zu welchen Zeien n is U (n) = 9,4 mv? Geg.: Formel, Û = 8 mv, = 0 ms, ω = /s, U n = 9,4 mv Ges.: U Ind(). n Lsg.: Berechnung von U Ind() : U Ind() = Û cos(ω ) = 0,07..V U Ind() = mv Berechnung von n : U Ind() = Û cos(ω ) => U Ind() / Û = cos(ω ) => 9,4 mv / 8 mv = 0,47 = cos(ω ) => ω =, => =,.. / ω = 0,046.. s = 4 ms Weiere Zeien, zu denen U = 9,4 mv: 8 mv 9 mv U ind n = + nt mi n = 0,,,. und n ' = T + n T mi n = 0,, bzw. n ' = + n T mi n =,

Aufgabe ) (4 Punke) Bei einem Versuch befinde sich der Schaler in nebensehender Skizze zunächs in der oberen Posiion. Beim Sar des Versuchs zum Zeipunk o = 0 s wird er in die unere Posiion gebrach und zu einer späeren Zei wieder hoch geschale. U B 6,0 V L 0,45 H R 0 Ω I a) Skizziere qualiaiv den zeilichen Verlauf der Sromsärke I und der Indukionsspannung während des gesamen Versuches. I o U ind o 6 b) Begründe genau und uner Benuzung der ensprechenden Formeln, warum sich nach dem Hochlegen des Schalers zur Zei die von dir gezeichnee Form der Sromkurve ergib. Wenn der Schaler oben is, liege die Reihenschalung zweier Spannungsquellen, U B und U ind am Widersand an. Dabei gil: U B + U ind = R I => U B - L I = R I => - L I = - U B + R I => I = ( U B - R I ) / L Daraus kann man folgendes ablesen: - Im ersen Augenblick is I noch prakisch 0 A. => Da I = 0A is, wird von U B nichs abgezogen und I is maximal. => I seig schnell an. - Späer is I größer geworden => von U B wird nun mehr abgezogen => I is kleiner => I nimm nur noch langsamer zu - Am Ende, wenn U B = R I, is I = 0 A/s => I änder sich nich mehr. 0

5 c) Wie groß is die Sromsärke im ersen Augenblick nach dem Sar des Versuchs (Ausschalen) zum Zeipunk 0 und welchen Berag ha die Sromsärkenänderung in diesem Momen? Geg.: U B = 6,0 V, L = 0,45 H, R = 0 Ω Ges.: I (0), I (0) Lsg.: Kurz nach 0 is I noch maximal, also I = U B / R = 6 V / 0 Ω = 0, A I = 0,0 A Jez lieg nur noch die Indukionsspannung am Widersand an. U Ind = U R => - L I = R I => I = - R I / L = - 0 V/A 0, A / 0,45 V/A = -, A/s I = - A/s

7 Aufgabe 4) (7 Punke) Der zeiliche Verlauf der Sromsärke nach dem Öffnen des Schalers soll durch numerische Simulaion ermiel werden. Du darfs davon ausgehen, dass der Schaler is sei langer Zei geschlossen is. Zeige, dass du die Vorgehensweise bei der Ersellung der Simulaion versanden has, indem du die ersen beiden Zeilen der vorgegebenen Tabelle in den Kanzleibogen überrägs, ausfülls und dabei die Inhale jeweils anhand der benöigen Formeln begründes. Erkläre also deine Vorgehensweise! S U B = 6,0 V L = 0,45H R = 0 Ω in s I in A I in A/s U ind in V 0 0, -0, - 6 V al + I Al + I - R I / L - L I / Zunächs werden die Sarwere fesgeleg: = 0 s wird relaiv klein gewähl, z.b. 0,0 s. I = 0, A (s. Aufgabe ) Daraus kann man nach folgender Überlegung I ermieln - Nach dem Öffnen des Schalers gil: U Ind = U R => - L I = R I => I = - R I / L = I / => I = - R I / L I = - 0 Ω 0, A 0,0 s / 0,45 H I = -0, A U Ind erhäl man über das Indukionsgesez: U Ind = - L I / = - 6 V U Inx = - 6 V. Zeile: neu = al + I neu = I al + I I und U Ind erhäl man miels der obigen Formeln.

7 Aufgabe 5) ( 8 Punke) Eine Spule mi 000 Windungen ha einen Durchmesser von,5 cm, is 5 cm lang und mi Luf gefüll. ) Leie die Formel für die Indukiviä dieser Spule her und berechne sie. Herleiung: Formel für L: U Ind = - L I = - n Φ => L = n Φ / I () Da Φ = B A und A = kons. folg aus () L = n B A / I () 0,5 Da bei dieser Spule l >> d is, handel es sich um eine lange Spule. Dabei gil: B = µ o n/l I bzw. B = µ o n/l I 5 Eingesez in (): L = n µ o n/l I A / I L = µ o n / l A Berechnung, wobei A = π r L =,48 mh L =,5 mh ergib: b) Wie groß is die in einer Spule mi L =,5 mh gespeichere Energie, wenn sie von,5 A durchflossen wird. Für den Energieinhal einer sromdurchflossenen Spule gil: E mag = ½ L I =,665 mj E mag =,7 mj