Übungen zur Kursvorlesung Physik II (Elektrodynamik) Sommersemester 2008

Ähnliche Dokumente
Übungsaufgaben Elektrotechnik/Elektronik für Medieninformatik

Prof. Dr. T. Müller Dr. F. Hartmann Blatt 8 Bearbeitung:

Besprechung am

Aufgaben zur Elektrizitätslehre

Physikalisches Praktikum

Physik II (Elektrodynamik) SS Klausur Fr , 14:45-16:45 Uhr, Gerthsen Hörsaal / Gaede Hörsaal. Name: Matrikelnummer:..

Ü b u n g s a r b e i t z. Th. S c h a l t u n g e n

Ferienkurs Experimentalphysik 2

Vorlesung 3: Elektrodynamik

Lo sung zu UÜ bung 1. I Schaltung Ersatzquellenberechnung. 1.1 Berechnung von R i

Die Reihenschaltung und Parallelschaltung

Q t U I R = Wiederholung: Stromstärke: Einheit 1 Ampere, C = A s. Elektrischer Widerstand: Einheit 1 Ohm, Ω = V/A

Grundlagen. Stromkreisgesetze. Andreas Zbinden. Gewerblich- Industrielle Berufsschule Bern. 1 Ohmsches Gesetz 2. 2 Reihnenschaltung von Widerständen 6

Der elektrische Widerstand R. Auswirkung im Stromkreis Definition Ohmsches Gesetz

Elektrotechnik: Übungsblatt 3 - Gleichstromschaltungen

Trennrelais vs. Ladebooster

Experimentalphysik 2

Übungsblatt 06 Grundkurs IIIb für Physiker

Gleichstromkreise. 1.Übung am 25 März 2006 Methoden der Physik SS2006 Prof. Wladyslaw Szymanski. Elisabeth Seibold Nathalie Tassotti Tobias Krieger

Experimentalphysik 2

a) In einer Reihenschaltung gilt: R g = R 1 + R 2 + R 3 = 11, 01 MΩ Der Gesamtstrom ist dann nach dem Ohm schen Gesetz (U g = R g I g ): I g = Ug

Serie 180, Musterlösung

Grundlagen der Elektrotechnik Teil 2

Grundwissen. Physik. Jahrgangsstufe 8

Referat: Innenwiderstand

Strom und Magnetismus. Musterlösungen. Andreas Waeber Ohmsche Widerstände I: Der Widerstand von Draht A beträgt mit r A = 0, 5mm

ELEKTRISCHE GRUNDSCHALTUNGEN

Elektrische Grundgrößen, Ohmsches Gesetz, Kirchhoffsche Gesetze, Wheatstonesche Brücke

1. Welche Zeitkonstante hat eine Drosselspule von 8,5 H, die einen Widerstand von 300 W besitzt?

Technische Grundlagen: Übungssatz 1

Schaltungen mit mehreren Widerständen

Physik-Übung * Jahrgangsstufe 8 * Elektrische Widerstände Blatt 1

Klausur 12/1 Physik LK Elsenbruch Di (4h) Thema: elektrische und magnetische Felder Hilfsmittel: Taschenrechner, Formelsammlung

1. Klausur in K1 am

Physik 2 Hydrologen et al., SoSe 2013 Lösungen 4. Übung (KW 22/23)

m kg b) Wie groß muss der Durchmesser der Aluminiumleitung sein, damit sie den gleichen Widerstand wie die Kupferleitung hat?

Übungen zu Wellen und Elektrodynamik für Chemie- und Bioingenieure und Verfahrenstechniker WS 11/12

Elektrisches und magnetisches Feld. Elektrostatik Das elektrische Feld Kondensator Magnetische Felder Induktion

ELEKTRISCHE SPANNUNGSQUELLEN

Elektrische Grundlagen der Informationstechnik. Laborprotokoll: Nichtlineare Widerstände

Physik GK ph1, 2. Kursarbeit Elektromagnetismus Lösung =10V ein Strom von =2mA. Berechne R 0.

Physikalisches Anfängerpraktikum Teil 2 Elektrizitätslehre. Protokollant: Sven Köppel Matr.-Nr Physik Bachelor 2.

Einführung in die Physik II für Studierende der Naturwissenschaften und Zahnheilkunde VL # 14,

1GV = V Schreiben Sie die folgenden Werte in sinnvolle 1MV = Werte mit Massvorsätzen um : ( z.b 0,0004V = 400µV) 1mV = 17 10²A 0,000 02V 0,03MV

3. Elektrischer Strom

Wellen und Elektrodynamik für Chemie- und Bioingenieure und Verfahrenstechniker WS 11/12 Übung 4

Tutorium der Grund- und Angleichungsvorlesung Physik. Elektrizität.

Es sind die Spannungen und Ströme zu messen. Tragen Sie die ermittelten Messwerte sowie die Anschlüsse in die nachfolgenden Tabellen ein.

Lösung. Aufgabe 1: Gesucht: Formel: R Gesamt = R 1 + R 2 + R 3

Übungsblatt 4 ( )

Beziehung zwischen Strom und Spannung

Elektrotechnische Grundlagen, WS 00/01. Musterlösung Übungsblatt 1. Hieraus läßt sich der Strom I 0 berechnen:

Experimentalphysik 2

- Versuch 5 - Spannungsteiler

Vorlage für Expertinnen und Experten

Übungen zu Experimentalphysik 2

1 Elektrostatik Elektrische Feldstärke E Potential, potentielle Energie Kondensator... 4

Elektrizität. = C J m. Das Coulomb Potential φ ist dabei:

11. Elektrischer Strom und Stromkreise

Gleichstromtechnik. Vorlesung 4: Strom und Stromdichte. Fakultät für Elektro- und Informationstechnik, Manfred Strohrmann

Stromstärke. STROM und SPANNUNG. Driftgeschwindigkeit. Stromträger. Ladungstransport pro Zeiteinheit. Dimension: 1 A = 1 Ampere = 1 C/s.

[ Q] [ s] Das Ampere, benannt nach André Marie Ampère. ( ) bildet die Einheit des elektrischen Stromes und eine weitere SI Basiseinheit!

2 Der elektrische Strom

Inhalt der Vorlesung B2

Einführung in die Physik II für Studierende der Naturwissenschaften und Zahnheilkunde. Sommersemester 2009

Elektrotechnik: Übungsblatt 2 - Der Stromkreis

AUSWERTUNG: ELEKTRISCHE MESSMETHODEN. Unser Generator liefert anders als auf dem Aufgabenblatt angegeben U 0 = 7, 15V. 114mV

1. Klausur in K1 am

Elektrodynamik I Elektrische Schaltkreise

Spannungsquellen. Grundpraktikum I. Mittendorfer Stephan Matr. Nr Übungsdatum: Abgabetermin:

Klassenarbeit - Elektrizitätslehre

Elektrische Grundgrößen, Ohmsches Gesetz, Kirchhoffsche Gesetze, Wheatstonesche Brücke

Physik LK 12, 2. Kursarbeit Magnetismus Lösung A: Nach 10 s beträgt ist der Kondensator praktisch voll aufgeladen. Es fehlen noch 4μV.

v q,m Aufgabensammlung Experimentalphysik für ET

Elektrizitätslehre 3.

Vorkurs Physik des MINT-Kollegs

Spule, Kondensator und Widerstände

Experimentalphysik EP, WS 2012/13

Vorbereitung zum Versuch

Stromstärke Elektrischer Strom ist bewegte Ladung Der Ladungstransport erfolgt in Metallen durch Leitungselektronen, in Elektrolyten durch Ionen, in G

... Formelbuch, Taschenrechner ohne Datenbank, Massstab und Transporteur

Der elektrische Widerstand R

3 Elektrische Leitung

Klausur Experimentalphysik II

Aufgaben Grundlagen der Elektrotechnik Dr. Fabian Graefe. Sommersemester 2012

Einführung in die Physik II für Studierende der Naturwissenschaften und Zahnheilkunde. Sommersemester VL #19 am

Übungen zu Stromstärke und Spannung

Physik für Mediziner im 1. Fachsemester

R C 1s =0, C T 1

Hinweise zum Extrapolieren (Versuche 202, 301, 109)

Versuch: Ladung und Strom ( geladene Wassertropfen)

Pfui Teufel, ein widerlicher Österreicherwitz! So etwas könnte sich tatsächlich zugetragen haben. Begründung: Antwort richtig nur mit Begründung!

Elektrische Messverfahren

Experimentalphysik 2. Lösung Probeklausur

18. Vorlesung III. Elektrizität und Magnetismus

Auswertung des Versuchs P1-83,84 : Ferromagnetische Hysteresis

Vordiplomsklausur in Physik Montag, 25. Juli 2005, :00 Uhr für den Studiengang: Maschinenbau/Mechatronik-Intensiv

Einführung in die Physik II für Studierende der Naturwissenschaften und Zahnheilkunde. Sommersemester 2007

Elektrischer Widerstand

Elektrotechnik: Zusatzaufgaben

Transkript:

Übungen zur Kursvorlesung Physik II (Elektrodynamik) Sommersemester 2008 Übungsblatt Nr. 8 Aufgabe 29 Spannungsteiler a) Da der Widerstand R V, wird hier kein Strom mehr durchfließen, denn I = U R V 0. Der Gesamtstrom geht also durch R 1, R 2 die durch eine Reihenschaltung aneinander geschlossen sind. Daraus folgt für den Gesamtwiderstand R G : R G =R 1 R 2 und für den Gesamtstrom: I 0 R G Also fällt am Widerstand R 1 folgende Spannung ab: U 1 =R 1 I 0 = R 1 U 0 =8,91 V Damit ist die Spannung am Verbraucher: U V U 1 =1,09V b) U V U 1 R 1 I 2 I V =R 2 I 2 I 2 R 1 R 2 R 1 I V I 2 R 1 I V U V = R 2 I 2 R 2 R 1 I V R 2 R i = du v = R R 1 2 1 = =9,8 di V 1/ R 1 1/ R 2 c) Wenn nun R V =100, so haben wir eine Reihenschaltung des Widerstands R 1 und des Parallelwiderstandes R par der beiden Widerstände R 2 und R V. Damit folgt für den Gesamtwiderstand des Systems: R G = 1 1 1 R R 2 R V 1 = R R V 2 R R 2 R 1 =99,9099 V 1

Damit folgt für den Gesamtstrom des Systems: I 0 R G =0,10009 A Und damit für den Spannungsabfall an R 1 : U 1 =R 1 I 0 =9,008V Damit ist die Spannung am Verbraucher: U V U 1 =0,992V 2

A 30: Drehspulinstrument a) Wir haben nun zunächst folgendes Netzwerk: Die Spannung ist somit: U 0 =R i I=0,02V Jetzt soll bei der gleichen Spannung U 0 eine Stromstärke von 5 A gemessen werden können. Dazu müssen wir einfach einen zweiter Widerstand R 2 zum Innenwiderstand R i des Strommessers parallel schalten, sodass wir einen Gesamtwiderstand von: R Ges I = 0,02V 5 bekommen. Damit folgt: A=0,004 1 = 1 1 1 = 1 1 R Ges R i R 2 R 2 R Ges R i R 2 = R i R Ges R i R Ges =0,0040008 b) Nun bleibt unsere Stromstärke gleich ( I =1mA ), wir sollen aber Spannungen von 200 V messen können. Somit bauen wir vor den Strommesser einen großen Widerstand in Reihe, sodass dort eine große Spannung abfällt. Für den Gesamtwiderstand R Ges =R i R 2 muss gelten: R Ges = U I = 20V 1mA =200.000 Damit folgt für R 2 : R 2 = R Ges R i =199.980 3

A 31: Elektrolytische Leitung Wir wissen, dass K Cl folgendermaßen dissoziiert: K Cl K Cl Damit folgt für die Ladungen: q K =q = e q Cl =q = e Wir wissen zudem, dass die Stoke'sche Reibung gilt. Es stellt sich also die Endgeschwindigkeit (Driftgeschwindigkeit) v D dann ein, wenn die beschleunigende Kraft F el gleich der Stoke'schen Reibung F R : F el =q E=6 a v D =F R v D a = q E 6 a Nun leiten wir uns eine Beziehung zwischen der Stromdichte j und v D her. Für die Stromstärke gilt: I = dq dt Wenn wir nun die nebenstehende Skizze betrachten, bekommen wir folgende Relationen: dq=n q dv =n q A dx =n q A v D dt n: Teilchen pro Volumen Einsetzen in: I = dq dt = n q A v dt D =n q A v dt D Daraus folgt für die Stromdichte j : j= I A =n q v D n:teilchen pro Volumen Die Gesamtstromdichte berechnet sich aus der Summe des Kationenstroms und Anionenstroms: j G = j j j G =n q v D a n q v D a j G =n e e E e E n e 6 a 6 a = n e2 6 1 a 1 E= a n e2 6 a a a 1 E 4

Nun wissen wir, dass: E= j n e2 = j E = 6 a a =2,36 a ne2 6 n e2 a 1 = n e2 1,36 1 =2,36 6 a 6 a Nun brauchen wir noch die Teilchenzahl pro Volumen. Diese bekommen wir durch: Mol 6,02 10 23 1 4 Mol Mol n=10 cm 3 =10 4 =6,02 10 25 1 10 6 m 3 m 3 Nun können wir die Atomradien berechnen: a =2,36 ne2 6 =1,8375 10 10 m a = a 1,36 =1,35 10 10 m b) Damit folgt für die Geschwindigkeiten der Ionen gilt mit E=500 V m : v = e E m 6 a =3,144 10 5 s v = e E m 6 a =2,31 10 5 s 5

A 32: Batterie-Entladung / Galvanisches Element Die abgegebene Ladung beträgt: Q G =1,5 A h=1,5 C s 3600 s =5400C Pro gelösten Zn Atom werden 2 e abgegeben, denn: Zn Zn 2 2e Damit folgt für die Zahl der gelösten Zn Atome : Q G =n q n= Q G q = 5400C =1,6875 10 22 Atome=0,028mol 2e Für die Masse der gelösten Zn Atome folgt somit: m=n m mol =1,833 g Und damit folgt für das Volumen der gelösten Zn Atome : V gel = m = 0,001833kg Zn 7133 kg =2,57 10 6 m 3 =257mm 3 m 3 Nun brauchen wir zunächst das Anfangsvolumen des Zylinders: V 0 = r 0 2 l=3801 mm 3 mit r 0 = d 2 =5,5mm Nun nimmt der Radius ab, da die Umwandlung der Atome in Ionen nur an der Manteloberfläche stattfindet: V '= r ' 2 l=v 0 V gel =3544 mm 3 r '= 3544mm3 =5,31 mm l Damit hat der Radius abgenommen um: r=r 0 r '=0,19mm (Anm.: Falls das Elektrolyt im Inneren des Zinkzylinders sein sollte, müsste der Radius sein: r '= V 0 V gel =5,68 mm l Damit hätte er in diesem Fall um r=0,18 mm zugenommen.) 6