Lösung Schriftliche Abschlussprüfung Physik 2001/2002 Aufgabe 5

Aufgabe 5 Elektrizitätslehre

5.1 Schülerexperiment

Aufgabe:	Untersuchen Sie experimentell die Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes R eines Drahtes von dessen Länge l.
Vorbereitung:	1. Zeichnen Sie einen Schaltplan für eine Spannungs- und Stromstärkemessung an einem Widerstand. 2. Bereiten Sie eine Messwerttabelle für die Größen Länge, Spannung, Stromstärke und Widerstand für insgesamt 4 Messungen vor.
Durchführung:	1. Bauen Sie die Schaltung nach Ihrem Schaltplan auf. 2. Lassen Sie die Schaltung vom Lehrer kontrollieren. Der Lehrer teilt Ihnen die zu verwendende Spannung mit. 3. Führen Sie die Messungen durch. Zum Vervielfachen der Länge verwenden Sie weitere gleichartige Drahtwiderstände, die Sie jeweils in Reihe schalten. 4. Notieren Sie die Messwerte in der Tabelle.
Auswertung:	1. Berechnen Sie für jede Messung den Widerstand. 2. Stellen Sie den Widerstand R in Abhängigkeit von der Länge l in einem Diagramm dar. 3. Geben Sie den Zusammenhang zwischen beiden Größen an. 4. Nennen Sie zwei Fehlerquellen, die die Genauigkeit Ihrer Messergebnisse beeinflusst haben.

Für 5.1 erreichbare BE: 15

5.2 Es soll eine Spule mit einem Widerstand von 15 Q hergestellt werden.

5.2.1 Es wird Kupferdraht mit einer Querschnittsfläche von 0,3 mm2 verwendet. Berechnen Sie die Länge des benötigten Drahtes.

5.2.2 Anstelle von Kupferdraht soll Aluminiumdraht gleichen Querschnittes verwendet werden. Der Widerstand der Spule soll gleich bleiben. Vergleichen Sie die Längen der beiden Drähte. Begründen Sie Ihre Entscheidung.

Für 5.2 erreichbare BE: 5

5.3 Ein Lötkolben hat bei einer Spannung von 230 V eine Leistungsaufnahme von 60 W.

5.3.1 Berechnen Sie den elektrischen Widerstand des Lötkolbens.

5.3.2 Geben Sie die bei einem Lötkolben auftretende Energieumwandlung an.

5.3.3 Nennen Sie ein weiteres elektrisches Gerät, bei dem die gleiche Energieumwandlung auftritt.

Für 5.3 erreichbare BE: 5

5.1 Schülerexperiment

Schaltplan:

Messwerttabelle:
[Die Messwerte sind nur als Beispiele zu verstehen!]

Zusammenhang: R ~ l

Mögliche Fehlerquellen:
- Fehler der Messgeräte
- Ablesefehler

5.2.1 ges.: l

geg.: R = 15 W
A = 0,3 mm²
r = 0,0172

(Kupfer, rein) oder r = 0,0178

(Leitungskupfer)

Lösung:

5.2.2
Möglichkeit 1:
Die Länge des Aluminiumdrahtes ist kleiner als die Länge des Kupferdrahtes.
Aluminium hat einen höheren spezifischen elektrischen Widerstand als Kupfer. Das bedeutet, dass bei gleichem Querschnitt der Drähte der elektrische Widerstand von 1 m Aluminiumdraht größer ist als 1 m Kupferdraht.
Soll der Widerstand gleich bleiben, muss der Aluminiumdraht kürzer sein.

Möglichkeit 2
Berechnung der Länge des Aluminiumdrahtes:

Die Länge des Aluminiumdrahtes ist kleiner als die Länge des Kupferdrahtes (siehe Rechnung).

Die vorliegenden Lösungen sind Musterlösungen von , Georg-Schumann-Schule in Leipzig, und keine offiziellen Lösungen des Sächsischen Staatsministeriums für Kultus.Herzlicher Dank gilt Herrn Schönbach, Herrn Schumann und Herrn Genscher, die die vorliegenden Lösungen begutachteten. Der Autor garantiert nicht für die Vollständigkeit und Richtigkeit der vorliegenden Lösungen. In Klammern stehende und kleiner gedruckte Lösungen betrachtet der Autoren auch als möglich bzw. sind als Kommentar gedacht. Wir freuen uns über jeden Hinweis zur Verbesserung dieser Musterlösungen. Bitte senden Sie uns eine Email, Betreff: Prüfung 2002

Kupfer (rein):	Leitungskupfer:

Variante 1	Variante 2