Otto-von-Guericke-Universit¨at Magdeburg Fakult¨at f¨ur Naturwissenschaften
Institut f¨ur Physik
Ubungsaufgaben zum Modul B1:¨
Klassische Physik 2
Aufgabenblatt 3 — Gleichstromkreis
9
Autobatterie unter LastEine Autobatterie mit dem Innenwiderstand Ri = 0,03 Ω hat die Urspannung U0 = 12,6 V.
Die angeschlossenen Verbraucherwiderst¨ande betragen f¨ur den AnlasserR1 = 0,17 Ω und f¨ur die BeleuchtungR2= 2 Ω. Welche Str¨omeI fließen, und welche Werte hat die KlemmenspannungUK
der Batterie a) im Leerlauf, b) bei Kurzschluss, c) bei bet¨atigtem Anlasser, d) bei eingeschalteter Beleuchtung? e) Bei welchem Verbraucherwiderstand wird die maximale elektrische Leistung im Stromkreis umgesetzt (
”Leistungsanpassung“)?
(5 Punkte)
10
Wheatstonessche Br¨uckenschaltung(Bild) In der dargestellten wheatstoneschen Br¨uckenschaltung (Gleichstrom) mit den bekannten Widerst¨anden R, R1, .., R4 und der UrspannungUB ist mithilfe der kirchhoffschen Gesetze der Br¨ucken- stromI allgemein zu berechnen. Welche Bedingung folgt daraus f¨ur die abgeglichene Br¨ucke (I = 0)?
R
R1 R2 R3 R4
I
UB (6 Punkte)
11
Elektrischer Stromkreis mit LichtbogenZur Strombegrenzung wird ein Lichtbogen mit der fallenden Kennlinie U(I) =A+B/I (A = 48 V,B = 100 V A) in Reihe mit einemohmschen WiderstandR= 18 Ω an eine Gleichspannung UB = 220 V angeschlossen. a) Welche Stromst¨arke stellt sich ein? b) Warum stellt die zweite vorkommende L¨osung keinen stabilen Arbeitspunkt dar? c) Bei welcher Betriebsspannung UB
verl¨oscht der Bogen, wenn diese absinkt?
(5 Punkte)
12
Driftgeschwindigkeit von LeitungselektronenMan berechne die Driftgeschwindigkeitvder Leitungelektronen in einem Kupferdraht, zwischen dessen Enden eine elektrische Feldst¨arke von E = 1 V/m herrscht! Leitf¨ahigkeit von Kupfer κ= 58·106Ω−1m−1 (S/m), Dichte der Leitungselektronen n= 8,5·1028/m3.
(4 Punkte)
