Teil 4, 6. ¨Ubungsstunde 4.6.1. Zwischen die beiden Pole einer Stromquelle (Batterie) mit der Spannung

Ubungen Physik, FF2 ¨ SS 2015

Teil 4, 6. ¨ Ubungsstunde

4.6.1. Zwischen die beiden Pole einer Stromquelle (Batterie) mit der Spannung U = 12 V ist ein Stab aus Kohle eingeklemmt. Das Potential des positiven Pols betr¨ agt U

= 13 V.

a) Wie hoch ist das Potential des negativen Pols U

? Stellen Sie den Potentialverlauf graphisch dar!

b) Die positive Ladung von 1 mC l¨ auft in 1 Sekunde durch den Stab. Wie groß ist die Stromst¨ arke und der Widerstand des Stabes?

4.6.2. Zwei Widerst¨ ande (R

= 20 Ω, R

= 60 Ω) sind in Serie geschaltet. Sie werden von einem Strom I = 5 A durchflossen.

a) Berechnen Sie die Gesamtspannung und die beiden Teilspannungen!

b) Das Potential des positiven Pols der Spannungsquelle betr¨ agt U

= 500 V. Wie hoch ist das Potential des negativen Pols U

? Stellen Sie den Potentialverlauf durch beide Widerst¨ ande graphisch dar!

4.6.3. Zwei Widerst¨ ande (R

= 20 Ω, R

= 80 Ω) sind parallel an eine Spannungsquelle angeschlossen. Durch den Widerstand R

fließt der Strom I

= 2, 6 A.

a) Berechnen Sie die Stromst¨ arke I

und den Gesamtstrom!

b) Berechnen Sie den Gesamtwiderstand und die anliegende Spannung!

4.6.4. Das Potential des negativen Pols der Stromquelle in der Abbildung betr¨ agt U

= 50V und die Spannung der Stromquelle ist U = 20V. Die Widerst¨ ande sind R

= R

= 200 Ω, R

= 400 Ω und R

= 20 Ω.

a) Berechnen Sie den Gesamtwiderstand und die Teilspannungen U

und U

! b) Wie hoch ist das Potential der Punkte P

und P

?

c) Bestimmen Sie die Stromst¨ arke durch R

und R

!

4.6.5. Alle Widerst¨ ande sind gleich groß. Die Kapazit¨ at betr¨ agt 5 µF. Die Spannung der Stromquelle betr¨ agt 33V.

a) Bestimmen Sie den Gesamtwiderstand (ohne Kapazit¨ at)!

b) Berechnen Sie die drei Teilspannungen!

c) Berechnen Sie den gesamten Strom und die Str¨ ome durch die einzelnen Widerst¨ ande!

d) Wie groß ist die Ladung, die auf den Platten des Kondensators sitzt?

4.6.6. Die Batteriespannung betr¨ agt U = 120 V. Alle Kondensatoren sind voll aufgela- den, so daß im Kreis kein Strom mehr fließt. Bestimmen Sie die Gesamtkapazit¨ at und die Teilspannungen an jedem Kondensator, wenn die beiden linken Konden- satoren C

= 5 µF und C

= 3 µF und der rechte Kondensator C

= 2 µF hat.

Wie groß sind die Ladungen, die in auf den Kondensatoren sitzen?

U

U

U R R

R C

C

C

4.6.7. Ein Lift (Personenaufzug) eines Hochhauses arbeitet bei 380 V. Er transportiert 1500 kg mit einer Ge- schwindigkeit von v = 4 m/s nach oben.

a) Berechnen sie seine Leistung!

b) Wie groß sind die Stromst¨ arke und der Widerstand des Liftes?

c) Wie viel kWh werden verbraucht, wenn der Transport 1 Minute dauert? Wie viel Coulomb laufen dabei durch die Maschine?

4.6.8. Auf einer Gl¨ uhlampe steht zu lesen: 230 V, 60 W.

a) Welche physikalischen Gr¨ oßen werden durch diese Zahlen beschrieben?

b) Berechnen Sie die Stromst¨ arke und den Widerstand der Gl¨ uhlampe!

c) Wie viel Energie (Joule und kWh) wird verbraucht, wenn die Gl¨ uhlampe 24 Stunden

” brennt“?

d) Wie lange dauert es, bis die Ladung 1 C durch die Lampe geht?

4.6.9. Ein Wasserkocher hat eine Leistung von 2300 W. Wie lange dauert es, damit 1,5 Liter Wasser von 20

C auf 95

C zu erhitzen? Wie groß ist der Strom, der durch den Wasserkocher fließt, wenn die Netzspannung 230 V betr¨ agt?

4.6.10. a) Wie ver¨ andert sich der Strom in einem Stromkreis wenn die Spannung verdoppelt wird? Wie ver¨ andert sich der Strom, wenn der an eine Batterie angeschlossene Widerstand verdoppelt wird?

b) Zwei Gl¨ uhlampen haben eine Leistung von 60 W bzw. 100 W. In welcher fließt der gr¨ oßere Strom?

Welche hat den gr¨ oßeren Widerstand?

ε

= 8, 854·10

,

0

≈ 10

, c

= 4186 J/(kg

C), ∆Q = m c

∆T , ρ

= 1 kg/L, P = U ·I = R·I

=