Aufgaben zu Elektrische Schaltungen

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(1)Aufgaben zu Elektrische Schaltungen Aufgabe 1: Ermittle die Werte der Widerstände in der skizzierten Schaltung, in der das Voltmeter eine Spannung von 10V und das Amperemeter eine Stromstärke von 625mA anzeigen. Des Weiteren ist bekannt, dass R3 doppelt so groß ist wie R2.. Aufgabe 2: Berechne die Werte, die das Volt- und das Amperemeter in der skizzierten Schaltung anzeigen.. Aufgabe 3: Welcher Strom fließt in der nebenstehenden Schaltung nach sehr langer Zeit durch den 3Ω-Widerstand?. Aufgabe 4: Welcher Graph gehört zu welcher Widerstands-SpulenKombination? (Die angelegte Spannung ist bei allen Kombinationen gleich groß) A: 3mH - 200Ω B: 10mH - 200Ω C: 3mH - 150Ω. Aufgabe 5: Welcher Graph gehört zu welcher Widerstands-Kondensator-Kombination? A: 10µF – 200kΩ B: 200µF – 3kΩ. C: 5µF – 600kΩ. D: 80µF – 20kΩ. Maximilian Hofschen – max.orpheus@t-online.de. Stand: 07. Oktober 2020.

(2) Aufgabe 6: Welcher Graph gehört zu welcher Kondensator- oder Spulen-Widerstands-Kombination? A: 30pF – 50kΩ. B: 5mH – 2Ω. C: 400µH – 100mΩ C: 3,5µF – 600Ω. Aufgabe 7: Ein einfaches elektronisches Gerät hat anstelle eines Akkus einen Kondensator verbaut. Dieses Gerät verbraucht konstant 5mW und wird mit 5V aufgeladen. a, Ermittle die Kapazität dieses Kondensators, wenn das Gerät theoretisch 4h ohne Aufladen funktionieren soll. b, Wie lange dauert es bis der Kondensator zu 99% bei einem anfänglichen Ladestrom von 1,0 A aufgeladen ist? (Tipp: Der Kondensator wird über einen Widerstand geladen) c, Der Kondensator kann allerdings seine Ladung nicht halten. Dadurch fällt die Spannung nach 24h unter Us=0,80V, welche benötigt wird, damit das Gerät funktioniert. Berechne den Widerstand RLEAK, der im Modell für diesen Effekt verantwortlich ist. d, Berechne nun die tatsächliche Laufzeit des Gerätes, wenn dieses nur funktioniert, wenn die Kondensatorspannung größer als Us=0,80V ist. Zur Vereinfachung darf angenommen werden, dass die Verlustleistung PLEAK durch RLEAK als konstant dem Mittelwert der maximalen und minimalen Leistung PLEAK entspricht. (Das Gerät wird bei diesem Versuch voll aufgeladen und sofort solange benutzt, bis es nicht mehr funktioniert) e, Erkläre, warum die nutzbare Zeit deutlich sinkt, wenn das Gerät nach dem Aufladen nicht sofort und dauerhaft benutzt wird.. Aufgabe 8: In der nebenstehenden Schaltung soll untersucht werden, was passiert, wenn der Schalter geöffnet wird. Die Schaltung wird mit einer Batterie mit UB=3,2V betrieben und die Spule hat einen Widerstand RS=3Ω und eine Induktivität L=0,6H. a, Berechne den Widerstand der Glühlampe RGlüh im angeschalteten Zustand, wenn durch diese ein Strom von 80mA fließt. b, Berechne die Spannung, die im Moment des Anschaltens an der Glühlampe anliegt. c, Was passiert mit der Glühlampe nach dem Ausschalten, wenn diese vor dem Ausschalten normal hell geleuchtet hat.. Maximilian Hofschen – max.orpheus@t-online.de. Stand: 07. Oktober 2020.

(3) Aufgabe 9: Alle Widerstände in dem nebenstehenden Netz haben den Widerstand R. Berechne den Gesamtwiderstand RGes der Schaltung zwischen den Punkten A und B. (Tipp: Punkte mit gleichem Potential dürfen aufeinandergelegt werden). Aufgabe 10: Dieses Schaltungsmuster wird bis ins Unendliche fortgeführt. Berechne den Widerstand zwischen A und B, wenn alle Widerstände den Widerstand R haben.. !!! ACHTUNG !!! Hier folgen nun die Lösungen zu den Aufgaben.. Maximilian Hofschen – max.orpheus@t-online.de. Stand: 07. Oktober 2020.

(4) Aufgabe 1 1. Ermittel die Werteder Widerstände Die folgenden wertelassen sich. 101. Messgeräten. zu 2. NV. A. g. von R undRy zu Ray. Zusammenfassen. 1 4. II 20. 101. 2. I. 3. Rs Rue. Ury Uz. II 10W Uz. 4 1N. 625mA 2122 123. I. 3. Zor. ablesen. 10W I. U. an der. II. a. 5. 1. 7. U. Iz I3. In. L In. 20W. Rz_ER. 16110W. 625mA. Ry. 10W. 414. 312. IIII. 20W U. 43 1044. U. 20W 10. 627. Um. 101. 16oz. 3. 8h.

(5) Aufgangs Berechne. zu. die. die Stromstärke bzw Volt. an. Spannung Amperneter anliegt. 251. 5W. V. GV. 5h. und Knotenregel. Maschen. 91. q. so. 2. er. R1undRz werden zu Reiz zusammengefasst. a I. II. ZU. II. GV UstMy 5W. II. 2444 5. II. I. In. II. Is. I In. zu. 3. 251. g 5h 4. Aus. folgt. II in. GV. u. 4. 3 YI. 43 42 41. 2. 4. UyttV um. 12. N Us K 4 N Us. II. f. Un ZV Us. II Us II 2VI II.us. 1vtY.ZV YITRRII11us Nt II 1 4. U I. In. II T mit. Wtf. 2. ZV 43 122. 1. 1,18W. 15 2. 11N z.LV 101. 443. 44 1V Us. 42 6V. NI 44 73 Us. gleichgesetzt mit II. 42. 0,082A.

(6) Aufgabe 3 2pF 161. fließt. 8W. Welcher Strom durch Widerstand nach den 3D. Langer Zeit. 3h ZU 41. 2pF nach langer Hit 161. 8W. betrachtetals offener Schalter. II Un 8 Uz. 3h zu 41 3. II Und. ZU. III Ui tu. SV ZU. E. II und II in. Kondensatorvollständiggeladen spielt absolut keineRolle. 1T 1. Uz. II. lk. 3. 2. In 3. Uz ZU. Uz. ZV Uz. Uz ZU Uz. 41 7374 zu. 1,25T. ZU Uz. Ist Iz Is. 18442 8Vt. Us. II 8W II SV. ZU ZU OV. Uz OV. Durch Rz. fließtkein Strom.

(7) Aufgabe 4 Welche Kurve gehört zu welcher Widerstands Spulen Kombination. I. A B. 20052. 3mA. 2001. 10mA. Im H. 1501. Die angelegte Spannung ist bei allen. Kombinationen. orange. gleichgroß. C da derEndstrom nur von Widerstandabhängt. und. A B einen höheren widerstand haben. AID haben einen. geringeren Endstrom. B da dieInduktivität die größte ist. blau. Y. nur. grün. größtes T. langsamster. noch A bleibt über. Aufgabe 5. Welche Kurve gehört zu welcher Widerstands Kondensator. an. A 10µF ZooKh B 200µF 3h1 c. 5µF 600 KR 20h1. D 80µF. T. RC. T. 10µF NOKR. Anstieg. Zs. TB 200µF 3h1 0,6g Tc 5µF 600kt Is I 80µF 20 KR 1,6. Grün Blau Orange. Rot. Kombination.

(8) Aufgabe 6. Welche Kurvepasst zu. Un. oder. Kondensator. 50kt 5mA 21 400µA wann. A. 30pA. B c. 3,5µF 6001. D. t. welcher. Spulen Widerstands Kombination. F RC T LA 30pF. 7,3 T. 50h1. 52M. 400µA. 3,5µF 6001. 1,5ms. orange. 2,5ms. rot. 4ms. blau. 2,1ms. grün. Aufgabe 7 Ein einfacheselektronisches Gerät hat anstelle eines Akku einen Kondensator verbaut Dieses Gerätverbraucht konstant 5mW und wirdmit 5W aufgeladen a Ermittel die Kapazität dieses Kondensators wenn das Gerät theoretisch 4h ohne Aufladen funktionieren soll E P at. P.at. Cu. Ee. 2. 12cal. Et. 5,76 F. b Wielange dauert es bisder Kondensator zu 99 beieinem anfänglichen Ladestrom von 1,0A aufgeladen ist Tipp Der Kondensator wird über einen Widerstand geladen. Io 1,0A. 4. 7. 13A 5h. R. o gg. 0,99. E. Lulqol. Yo. 1 C. e. E. Ln10101 T. 51 e. 5,76 F. 0,01 133 s. 28,8g.

(9) Kondensator kann allerdings seine Ladungnicht halten Dadurch fällt der Kondensator nach 24h unter eineSpannung Us 0,80Wwodurchdas Gerät sich nicht mehr anschalten lässt Berechne den Widerstand. c Der. für. RLEAK der. diesen. Us. U t 24h. Effekt. Us. verantwortlich. Mo n. RLEAK. e. ist. Us. t F. Yo. e. T Rum C. t. t. F. 4. 8,19 KR. Ln. d Berechne nun die tatsächliche Laufzeitdei Geräte unterden folgenden. Annahmen. Das Gerät funktioniertsolange die Kondensatorspannung größerals Us 0,8W ist. Das Gerätwird voll aufgeladen und direkt nicht mehr funktioniert. solange benutztbis es. den Effekt der Selbstentladunginsofern als dass du annimmst dauerhaft er wurde Ladung durch PLEAKverlieren dieder Mittelwertzwischen der maximalen Kauleistung und der minimalen nahleistung ist Berücksichtige. Umax. PLEAK.mx. 3K. PLEAK. i PLEAKmin Umax Umin 2R AK. maximal verbrauchbare Energie. at. e. E. Paes. C uol.us 2. Praia. Eu. Urin. REAK. 1,57mW. IC. 1107.10 s. 40 Ug 2,97k. Erkläre warum die nutzbare Zeit drastisch sinkt wenndas Gerät nicht nach dem Auflader dauerhaft benutzt wird Beim Benutzer PLEAK P Allerdings ohne Benutztung auch Entladung Über RLEAK dabei PLEAK ähnlich groß wie P.

(10) Aufgabe 8 In der neben skizzierten Schaltung wollen wir untersuchen was passiert wenn wir den Schalter öffnen Die Schaltungwird mit einer Batterie mitUp 3,2Wbetrieben Die Spule hat einen Widerstand 12 31 undeine Induktivität 2 0,6H a. Berechne. den. Widerstand. durch diese ein. 3kV. Rauh b. der Glühbirne im. 408A. angeschalteten Zustand wenn. fließt. Strom von 80mA. 401. Berechne die Spannung die im Moment Anschaltest an der Glühbirne. Rs. UB. des. anliegt. Kind lt. Im. Rae tk. Moment. Itt. de. Rg. Umschalten. E 0. UI. O. 33. Ilt. Rcyuh. Ra. gilt. Rs Rs Rauh KindLEO UB 45,9 V Rg. Mann. E 01. YT. ILEO Rauh. Rauh 42,7. Was passiert mit der Glühbirne im Moment des diese vor dem Ausschalter normal hell gebeichtet hat. Spannung von 42,7W. Die Glühbirne brennt durch da die. für. Ausschaltens. sie ist wenn sie bei 3,2W normal hell leuchtet. wenn. zugroß. Aufgabe 9 Netz haben denWiderstand R Berechne den gesamt Widerstand Rae der Schaltungzwischen den Punkten A und B Tipp Punkte mit gleichem Potential dürfenaufeinandergelegt. AlleWiderstände in. A. werden Fallendes Netzes. diesem. an der Achse der Punkte. AB. Punkte gleichen Potentialswegen Symmetrieaufeinander. R. B Rae. Et. 123. 1. 12Rz. 1T. Itf 1,5k.

(11) Aufgabe 10. Dieses Schaltungmutter wird bis in unendliche fortgeführt Berechneden Widerstand zwischen A und B wennalle Widerstände der Widerstand. A. R. haben. B. Wir. A. Substituieren. RAD. RE. Da die. will. R RE. Rt RE. Schaltung unendlich lang ist. entfernen. Die. RAB RE. Schaltung. kannman vorne soviele Glieder wieman bleibt unendlichlang. RE. 2kt. R RE. a RE. RE RtRE 0. RE. Schaltung mit RE. TR. Rt 2R. B. den Restder. 2R. R. Rap. 4kt. R. RtREI. t R RE. REZt 2K RE t ZR. NT R AtVT R. 2R. NE. 2R. Z. R111 VTIK lt negativ. 122. 11 VB. R. ZVI R.

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