1 Beschreibe Faradays Entdeckung der Induktion. 2 Erkläre einem Freund oder einer Freundin, wie Generatoren funktionieren. 3 Erkläre einer Person bei dir zu Hause, wie Elektromotoren funktionieren. 4 Begründe, ob das Drehen der Spule eines Generators bei offenem/geschlossenem Stromkreis Arbeit erfordert. 5 Beschreibe, wodurch sich Gleichstrom- und Wechselstromgenerator unterscheiden. 6 Erkläre einer Schulkollegin oder einem Schulkollegen, was man unter dem dynamo-elektrischen Prinzip versteht. 7 Beschreibe, was Scheitelwert und Effektivwert von Spannung und Stromstärke bedeuten. 8 Beschreibe, wie sich der Strom, der durch eine Spule fließt, bei Wechselspannung verhält. 9 Erkläre, wie sich der Strom ändert, wenn Gleichspannung/Wechselspannung an einen Kondensator angelegt wird. 10 Erkläre einer Freundin oder einem Freund, was man unter der Wirkleistung versteht. 11 Beschreibe, wie ein Transformator für hohe Ströme bei niedrigen Spannungen aufgebaut sein muss. 12 Begründe, warum Fernleitungen mit Spannungen von 110 kV bis 380 kV betrieben werden. 13 Begründe, warum Hochspannungsmasten neben einem Blitzschutzseil 3 oder 6 stromführende Drahtseile tragen. Teste dein Wissen 1 Eine stromdurchflossene Spule wird in axialer Richtung auf eine kurzgeschlossene Spule gleicher Bauart hinbewegt. Dabei wird in der zweiten Spule eine Spannung induziert. a) Begründe, ob der Induktionsstrom in der zweiten Spule in gleicher oder in entgegengesetzter Richtung wie der Strom in der ersten Spule fließt. b) Begründe in welche Richtung der Strom fließt, wenn die erste Spule von der zweiten fortbewegt wird. 2 Ein Drahtrahmen mit einer Fläche von 100cm2 dreht sich in einem homogenen Magnetfeld (B = 0,05 T) mit 50 Umdrehungen pro Sekunde. a) Bestimme, wie groß die induzierte Spannung für die Stellungen 0°, 45°, 90°, 135°, 180° der Flächennormale des Rahmens relativ zum Feld ist. b) Bestimme, wie viele Windungen man auf den Rahmen wickeln muss, damit die maximale Spannung 10 V beträgt. 3 Bestimme, wie groß der kapazitive Widerstand eines Kondensators der Kapazität 1 µF ist für: a) Gleichstrom b) 50 Hz c) 100 kHz d) Zeichne einen Graphen für den kapazitiven Widerstand eines Kondensators als Funktion der Frequenz. 4 An einen Kondensator legt man eine Wechselspannung von Ueff = 20 V (f = 50 Hz) an und misst einen Strom von 100 mA. Erkläre die notwendigen Umformungen zur Berechnung der Kapazität und berechne deren Größe. 5 An eine Spule legt man zunächst eine Gleichspannung von 4 V an und misst einen Strom von 0,1 A. Dann legt man eine Wechselspannung von Ueff = 12V an und misst einen Strom von 30 mA. a) Berechne, wie groß der ohmsche Widerstand der Spule ist. b) Berechne, wie groß die Induktivität der Spule ist. 6 Auf einem Spielzeugtransformator, der zum Anschluss an eine Steckdose vorgesehen ist, findet man folgende Aufschrift: Leistung P = 30 W; maximale Stromstärke I2 = 2 A. Berechne a) die Sekundärspannung U2, b) das Verhältnis der Windungszahlen, c) die Primärstromstärke I1. 7 Von einem Kraftwerk mittlerer Leistung (P = 100 MW) soll die Energieübertragung mittels Drehstrom über eine Entfernung von 100 km mit einer Aluminiumleitung vom Querschnitt A = 6 cm2 erfolgen. Berechne aus der Gesamtlänge s = 300km der Leitung und dem spezifischen Widerstand von Aluminium ( ρ = 3·10−8 Ω·m) den Leitungswiderstand R der Fernleitung. Vergleiche bei zwei verschiedenen Spannungen (U = 110 kV, U = 380 kV) die ohmsche Verlustleistung in der Fernleitung relativ zur gesamten Leistung von 100 MW. Welchen Schluss ziehst du aus deinem Ergebnis? Rechenaufgaben 23 1 Grundlagen der Elektrotechnik Elektrodynamik Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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