Schriftliche Abschlussprüfung Physik 1993/94

Wahlaufgabe 7: Elektrizitätslehre

7.1    Ein unbekannter Widerstand soll ermittelt werden.

7.1.1  Zeichnen Sie einen Schaltplan dieser Experimentieranordnung!

7.1.2  Beschreiben Sie die Vorgehensweise!

 

7.2     Bei Messungen für zwei elektrische Bauelemente 1 und 2 wurden folgende Werte ermittelt:

U in V	1	2	4	5	7
I1 in mA	140	285	560	695	980
I2 in mA	175	300	455	515	595

 

7.2.1 Tragen Sie die Messwerte für Bauelement 1 und 2 in ein I-U-Diagramm ein! Zeichnen Sie die beiden Graphen!

7.2.2  Für welches der beiden Bauelemente gilt das Ohmsche Gesetz? Begründen Sie!

7.2.3  Welches der beiden Bauelemente könnte eine Glühlampe sein?

 

7.3     Ein Kupferdraht ist 120 m lang.

7.3.1 Vergleichen Sie seinen Widerstand mit dem Widerstand eines 480 m langen Kupferdrahtes bei gleichem Querschnitt! Begründen Sie!

7.3.2 Vergleichen Sie seinen Widerstand mit dem Widerstand eines gleichlangen Kupferdrahtes mit dreifachem Querschnitt!

 

7.4    In einem Haushalt werden gleichzeitig ein Staubsauger (220 V/1100 W) und ein Heißwasserspeicher (220 V/1.5 kW) in einem gemeinsamen Stromkreis betrieben.

7.4.1  Zeichnen Sie einen Schaltplan, in dem Sie die Geräte als Ohmsche Widerstände darstellen!

7.4.2  Berechnen Sie die Teilstromstärken und die Gesamtstromstärke!

7.4.3 Ist ein Unterbrechen des Stromkreises zu erwarten, wenn dieser mit einer 10 A - Sicherung abgesichert ist? Begründen Sie Ihre Antwort!

7.4.4  Erklären Sie, weshalb in Haushalten keine Reihenschaltung verwendet wird!

 

7.5    Ein Fernsehgerät ist im Jahr 8760 Stunden im Stand-by-Betrieb (Betriebsbereitschaft) bei einer Leistungsaufnahme von 10 W.

7.5.1  Berechnen Sie die verrichtete elektrische Arbeit!

7.5.2  Wie hoch sind die dabei entstehen den Kosten, wenn man 0,24 DM für 1 kWh bezahlen muss?

Lösung Wahlaufgabe 7: Elektrizitätslehre
(Bitte beachten Sie den Hinweis am Ende der Seite)

Aufgabe 7.1

7.1.1

7.1.2 Nach Anlegen einer Gleich- oder Wechselspannung misst man Spannung oder Stromstärke.
Danach berechnet man den Widerstand, in dem man den Quotienten aus Spannung und Stromstärke bildet:

Aufgabe 7.2

7.2.1

7.2.2 Für das Bauelement 1 gilt das Ohmsche Gesetz, da sich im I-U-Diagramm eine Gerade ergibt und somit gilt U ~ I.

7.2.3 Bauelement 2 könnte eine Glühlampe sein.

Aufgabe 7.3

7.3.1 Der Widerstand des 480 m langen Kupferdrahtes ist größer als der Widerstand des 120 m langen Kupferdrahtes (genau genommen vier Mal so groß).
Das Widerstandsgesetz lautet: . Daraus folgt bei gleichem Querschnitt und gleichem Material, dass R ~ l ist.

7.3.2 Der Widerstand des Drahtes mit dem dreifachen Querschnitt ist kleiner (genau genommen nur ein Drittel des Widerstandes des gegebenen Kupferdrahtes).

Aufgabe 7.4

7.4.1

7.4.2 ges.: I₁; I₂
geg.: U = 220 V
P₁ = 1100 W; P₂ = 1,5 kW = 1500 W

Lösung:


Die Teilstromstärken betragen 5 A und 6,82 A, die Gesamtstromstärke beträgt 11,82 A.

7.4.3 Es ist eine Unterbrechung des Stromkreises zu erwarten, da die benötigte Gesamtstromstärke 11,82 A beträgt und damit die maximale Stromstärke der Sicherung von 10 A überschreitet.

7.4.4 In Haushalten wird keine Reihenschaltung verwendet, weil
-  bei Ausfall eines Gerätes alle elektrischen Geräte im Haushalt ausfallen würden,
-  alle Haushaltgeräte mit unterschiedlichen Spannungen angeboten werden müssten, was technisch nicht möglich ist.

Aufgabe 7.5

7.5.1 Ges.: W_el
Geg.: t = 8760 h; P = 10 W=0,010 kW

Lösung:

Die verrichtete elektrische Arbeit beträgt 87,6 kWh.

7.5.2 ges.: Kosten
geg.: Preis = 0,24 DM / kWh

Lösung:
Kosten = 87,6 kWh · 0,24 DM / kWh
Kosten = 21,02 DM

Es fallen dabei Kosten in Höhe von 21,02 DM an.

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