17. Juli 2003 berlin

Musterloesung

3. Klausur

Grundlagen der Elektrotechnik I-B

17. Juli 2003 berlin

Name: . . . . Vorname: . . . . Matr.-Nr.: . . . .

Bearbeitungszeit: 90 Minuten

➠ Trennen Sie den Aufgabensatznichtauf.

➠ Benutzen Sie f¨ur die L¨osung der Aufgaben nur das mit diesem Deckblatt ausgeteilte Papier.

L¨osungen, die auf anderem Papier geschrieben werden, k ¨onnen nicht gewertet werden.Wei- teres Papier kann bei den Tutoren angefordert werden.

➠ Notieren Sie bei der Aufgabe einen Hinweis, wenn die L ¨osung auf einem Extrablatt fortge- setzt wird

➠ Schreiben Sie deutlich!Doppelte, unleserliche oder mehrdeutige L¨osungen k¨onnen nicht gewer- tet werden.

➠ Schreiben Sienichtmit Bleistift!

➠ Schreiben Sie nur inblauoderschwarz!

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A1

1. Aufgabe (5 Punkte): Fragen aus verschiedenen Gebieten

Beantworten Sie die folgenden Fragen.

1.1. Energie im Kondensator (0,5 Punkte)

Nach welcher Formel errechnet sich die Energie, die in einem Kondensator der Kapazit¨at gespei- chert ist, wenn er auf eine Spannung aufgeladen ist?

(1)

1.2. Magnetisierungskurve (0,5 Punkte)

Kennzeichnen Sie in der gegebenen Magnetisierungskurve die Remanenzinduktion und die Koerzi- tivfeldst¨arke.

B

H BR

H_C Remanenzinduktion

Koerzitivfeldstärke

1.3. Hystereseschleife (0,5 Punkte)

Die oben gezeichnete Magnetisierungskurve umschließt eine Fl¨ache. Welche physikalische Entspre- chung hat diese Fl¨ache?

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1.4. Transistorgrundschaltung (0,5 Punkte)

Skizzieren Sie einen npn-Transisitor in Emitterschaltung mit Spannungsgegenkopplung. Machen Sie Ein- und Ausgangsspannungen sowie die Versorungsspannung kenntlich.

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A1

RC RB

UA IB IC

UE

1.5. Br¨uckengleichrichter (0,5 Punkte)

Erg¨anzen Sie die Dioden in der Br¨uckengleichrichterschaltung (Zweiweg-Gleichrichter).

RL

1.6. Transformator (0,5 Punkte)

Skizzieren Sie die Lage der Prim¨arenwicklung und der Sekund¨arwicklungen im Falle des gegebenen Manteltransformatorsim Schnittbild.

Primärwicklung Sekundärwicklung

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A1

1.7. Ausgleichsvorg¨ange (0,5 Punkte)

Wie nennt man den Zustand, nach dem ein Ausgleichsvorgang vollst¨andig vor¨uber ist.

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W

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W

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1.8. Ausgleichsvorg¨ange (0,5 Punkte)

Welchen Ansatz verwenden Sie zur L¨osung der folgenden Differentialgleichung 1.Ordnung

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A2

2. Aufgabe (4 Punkte): Anwendung des Induktionsgesetzes

Eine quadratische Leiterschleife bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit v durch ein r¨aumlich begrenztes homogenes Magnetfeld der Induktion^{¯°ŠŒ¯±ˆ} hindurch (siehe Skizze).

²²²²²²²²²²²² ²²²²²²²²²²²² ²²²²²²²²²²²² ²²²²²²²²²²²² ²²²²²²²²²²²² ²²²²²²²²²²²² ²²²

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2.1. Berechnung (2,5 Punkte)

Berechnen Sie den magnetischen Fluss und tragen Sie den zeitlichen Verlauf in das vorbereitete Dia- gramm?

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2.2. Spannungsberechnung (1,5 Punkte Punkte)

Aus dem Induktionsgesetz berechnen Sie die induzierte Spannung ^{|“È$~I€} tragen Sie den zeitlichen Verlauf in das untere Diagramm?

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A2

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A3

3. Aufgabe (4 Punkte): Der technische Transformator

3.1. Das vollst¨andige Ersatzschaltbild (1.5 Punkte)

Skizzieren Sie das vollst¨andige Ersatzschaltbild des technischen Transformators?

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3.2. Transformation auf die prim¨are Seite (1.5 Punkte)

Transformieren Sie Str¨ome, Spannungen und Impedanzen auf die prim¨are Seite und geben Sie die ben¨otigten Gleichungen an?

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3.3. Der Transformator als Vierpol (Z-matrix) (1 Punkt) Geben Sie die Elemente ^Ô , ^È und ^õ

f¨ur den Transformator an. Berechnen Sie aus der Z-Matrix den Parameter ^Ô3Ô

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ó Ô

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Ô

Ô

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ˆ

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(4)

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A4

4. Aufgabe (4 Punkte): Transistorschaltung

Gegeben ist folgende Transistorschaltung:

C S1

R

I_B=0,1mA U_B=10V

U_BE

U_CE

U_A

Der Schalter S1 sei f¨ur ^{ ‹} geschlossen. Weiterhin sind gegeben: R=100 , C=100 F, =100, T=25 C !

4.1. (0,5 Punkte) Bestimmen Sie !

Í

§ ! #"%$&"%'("%)b§*"%+

Í §

-,

  (5)

4.2. (1 Punkt)

Bestimmen Sie die Spannung ^. !

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0/ (6)

.

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… 54

2 (8)

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-,

  Í ,  

(9)

. Í Ø Í ,   2

Í8Í6 (10)

(11)

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A4

4.3. (2,5 Punkte)

Zum Zeitpunkt t=0 wird der Schalter S1 ge¨offnet. Berechnen Sie die Spannung  f¨ur 0 t 60ms! Zeichnen Sie den Verlauf von  und^:. in das Diagramm ein!

t/ms U/V

1

20 60

9 U_A

U_CE

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2 (12)

Í8Í 2 Í §

-,

  (13)

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ÑÒÊ3Ó

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Ø1 …32

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ÑÒÊ3Ó

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7

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(20)

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A5

5. Aufgabe (4 Punkte): Ausgleichsvorg¨ange in linearen Netzwer- ken

5.1. Einschalten einer Gleichspannung auf eine LC-Reihenschaltung (2,5 Punkte)

Die unten stehende Schaltung wird zum Zeitpunkt t= 0 geschlossen. Mit den Anfangsbedingungen (t= 0,^{|} ŠŒ‹} ,^B‰ŠŒ‹ ). Berechnen Sie^|}?~I€ ,^|DC~I€ und^{B ~I€} ?

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(23)

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(30)

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(31)

5.2. ¨Ubertragung von Rechteckspannungen ¨uber RC-Glieder

Skizzieren Sie den qualitativen (Ohne Rechnung) Verlauf von^|S}Q~I€ und^{| / ~I€} unter den Bedingungen (^{„ Š æ ut ¼} ) und f¨ur (^{v ‹w |} Š ‹} ).

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