Schriftliche Abschlussprüfung Physik 1997/98

Aufgabe 6 Elektrizitätslehre

6.1 In einem Stromkreis sind zwei Stromstärke- und zwei Spannungsmeßgeräte so angeordnet, wie es der Schaltplan zeigt.

6.1.1 Geben Sie die Stromstärke I2an.

6.1.2 Berechnen Sie die Spannung U2 am Widerstand R2.

6.1.3 Berechnen Sie die Widerstände R1 und R2.

 

6.2    Eine Glühlampe hat die Anschlußwerte 6,0 V und 5,0 W. Um sie an einer 12 V-Spannungsquelle betreiben zu können, ist ein Vorwiderstand nötig.

6.2.1 Zeichnen Sie einen entsprechenden Schaltplan.

6.2.2 Berechnen Sie den Vorwiderstand.

 

6.3    In einem Haushalt werden zahlreiche elektrische Geräte, wie z. B. Leuchten, Radio, Fernsehgerät, Kochplatte, Kaffeemaschine, Kühlschrank und Waschmaschine, benutzt.

6.3.1 Geben Sie zwei Gründe an, weshalb diese Geräte nicht in Reihenschaltung betrieben werden.

6.3.2 Erläutern Sie eine Möglichkeit zur Einsparung von Elektroenergie im Haushalt.

 

6.4    Geräte der Unterhaltungselektronik mit Fernbedienung werden oft nicht gänzlich abgeschaltet, sondern in Betriebsbereitschaft (Stand-by-Betrieb) belassen. Dabei kann die Leistungsaufnahme immer noch bis zu 10 W betragen.

6.4.1 Ermitteln Sie die während eines Jahres verrichtete elektrische Arbeit, wenn das Gerät durchschnittlich 18 Stunden pro Tag im Stand-by-Betrieb belassen wird.

6.4.2 Berechnen Sie die dadurch entstehenden Kosten. Gehen Sie vom Preis 0,27 DM für 1 kWh aus.

6.5    Bei einer Wohnungsrenovierung soll die bisherige, insgesamt 50 m lange Aluminiumleitung mit dem Querschnitt 1,6 mm², durch eine gleich lange Kupferleitung ersetzt werden. Berechnen Sie den Querschnitt dieser Kupferleitung, wenn der Widerstand beider Leitungen gleich sein soll.

Lösung Aufgabe 6 Elektrizitätslehre
(Bitte beachten Sie den Hinweis am Ende der Seite)

6.1.

6.1.1. I2 = 300 mA

6.1.2.     U1 + U2 = U
          3,0 V + U2 = 9 V
                U2 = 6 V

6.1.3.    

R1 = U1 / I R2 = U2 / I
R1 = 10 Ohm R2 = 20 Ohm

6.2.

6.2.1.

6.2.2.

a) Berechnung Spannung am Widerstand:  U = Uges - Ulampe
                                                                U = 12 V - 6 V
                                                                U = 6 V

b) Berechnung der Stromstärke: P = U · I
                                                  I = P / U
                                                  I = 5 W / 6 V
                                                  I = 0,83 A

c) Berechnung des Vorwiderstandes:    R = U / I
                                                            R = 6 V / 0,83 A
                                                            R = 7,2 Ohm

6.3.1.

- Spannung wäre nicht mehr für alle Geräte 220 V
- Beim Herausziehen eines Gerätes wären alle anderen auch ausgeschaltet.

6.3.2.      Energiesparen durch Einsatz von Energiesparlampen:
Bei der Verwendung von Energiesparlampen wird die gleiche Helligkeit wie bei normalen Glühlampen erreicht, jedoch weniger Wärme an die Umgebung abgegeben. Dadurch ist der Wirkungsgrad der Lampen höher, es kann Energie eingespart werden.

6.4.1.     Wel = P · t
Wel = 10 W · 18h · 365
Wel = 65700 Wh = 65,7 kWh

6.4.2.    Preis = 65,7 kWh · 0,27 DM / kWh
Preis = 17,74 DM

6.5. a) Berechnung des Widerstandes der Aluminiumleitung

b) Berechnung des Querschnittes der Kupferleitung

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Hinweis: Die vorliegenden Lösungen sind Musterlösungen des jeweiligen Autors und keine offiziellen Lösungen des Sächsischen Staatsministeriums für Kultus. Der Autor garantiert nicht für die Vollständigkeit und Richtigkeit der vorliegenden Lösung.

Herzlichen Dank an meine Kollegin Ines Stiller, die diese Lösungen kritisch begutachtete.

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