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Aufgabe 10 (Elektrizitätslehre, Widerstandsgesetz)
Ein Aluminium- und ein Kupferdraht sollen bei gleicher Länge den gleichen Widerstand haben. Wie groß muss der Durchmesser des Kupferdrahtes im Vergleich zum Aluminiumdraht sein?

Aufgabe 11 (Elektrizitätslehre, Widerstandsgesetz)
Die Widerstände zweier Leiter mit kreisförmigen Querschnitt, gleicher Länge und aus gleichem Material verhalten sich wie 1:2. In welchem Verhältnis stehen die Massen der beiden Leiter?

Aufgabe 13 (Elektrizitätslehre, Widerstandsgesetz)
Zur Bestimmung des spezifischen Widerstandes eines Metalls wird an ein 42 cm langes und 0,7 mm dickes Stück eine Spannung von 0,6 V angelegt. Durch den Draht fließt dabei ein Strom von 0,5 A. Wie groß ist der spezifische Widerstand?

Aufgabe 14 (Elektrizitätslehre, Widerstandsgesetz)
Eine Baustelle ist 650 m von einer Spannungsquelle entfernt und wird durch eine Zuleitung aus Kupferdraht (0,0175 Ω mm² / m) mit Strom versorgt. Die Belastung des Kupferdrahtes beträgt 25 A.
Berechne den durch die Zuleitung auftretenden Spannungsverlust für einen Drahtdurchmesser von 5 mm!

Aufgabe 15 (Elektrizitätslehre, Widerstandsgesetz)
In einem alten Haus wurden die Aluminiumleitungen durch Kupferleitungen ersetzt; insgesamt wurden 150 m Kabel verlegt. Jedes Kabel besteht aus einer Hin- und einer Rückleitung und hat einen Querschnitt von 1,5 mm².
Um wie viel verkleinerte sich durch diese Veränderung der Widerstand der gesamten Hausverkablung?

Aufgabe 16 (Elektrizitätslehre, Widerstandsgesetz)
Eine Klingelleitung aus Aluminium hat eine Länge von 40 m (20m hin und 20 m zurück) und einen Querschnitt von 0,5 mm².
a) Berechne den elektrischen Widerstand der Leitung.
b) Die Klemmenspannung beträgt 6 V. Die Klingel hat einen elektrischen Widerstand von 10 Ohm. Welche elektrische Spannung liegt an der Klingel an?

Aufgabe 19 (Elektrizitätslehre, zusammengesetzte Widerstände)

a) In der dargestellten Schaltung ist R₁ = 25 Ohm, R₂= 17 Ohm und R₃ = 32 Ohm. Es liegt eine Gesamtspannung von 12 V an. Welchen Wert zeigt der Strommesser an?
b) Berechne für die selbe Schaltung die Stärke des Stromes, der durch den Widerstand R₂ fließt.

Aufgabe 20 (Elektrizitätslehre, zusammengesetzte Widerstände)

Berechnen Sie für die nebenstehende Schaltung die Stromstärke, die der Strommesser anzeigen wird.
U = 6 V, R₁ = 500 Ohm, R₂ = 750 Ohm, R₃ = 1 kOhm, R₄= 1,5 kOhm, R₅ = 1 kOhm

Aufgabe 22 (Elektrizitätslehre, zusammengesetzte Widerstände)
Eine Lampe 220V/60W wird mit einer zweiten Lampe 6V/5W in Reihe geschaltet und an 220V Spannung abgeschlossen.
Was passiert? Gib den Buchstaben der richtigen Lösung an.
a) Beide Lampen leuchten nicht.
b) Die 6V-Lampe brennt durch, der Stromkreis ist unterbrochen, Experiment beendet.
c) Die 220V-Lampe leuchtet normal, die 6V-Lampe nicht oder ganz schwach.
d) Die 6V-Lampe leuchtet normal, die 220V-Lampe nicht oder ganz schwach.
e) Beide Lampe leuchten schwach.
Hinweis: Dieses Experiment bitte nicht zu Hause ausprobieren. Die Spannung aus der Steckdose ist lebensgefährlich.

Aufgabe 23 (Elektrizitätslehre, zusammengesetzte Widerstände)
Eine Weihnachtsbaumbeleuchtung besteht aus 16 Lämpchen. Sie ist mit 14V/3W Lampen bestückt. Am Heiligabend stellt man fest, dass ein Lämpchen kaputt ist. Es steht ein Ersatzlämpchen 14V/5W zur Verfügung. Was passiert mit den anderen Lampen nach dem Auswechseln der kaputten Lampe?

Aufgabe 25 (Elektrizitätslehre, zusammengesetzte Widerstände)
In wieviel gleiche Teile muss man einen Leiter mit 100 Ohm Widerstand teilen, um bei Parallelschaltung dieser Teile einen Widerstand von 1 Ohm zu erhalten?

Aufgabe 26 (Elektrizitätslehre, zusammengesetzte Widerstände)
Vier parallel geschaltete Lämpchen zu je 36 Ohm Widerstand sind über einen regelbaren Vorwiderstand an eine 12 Volt-Batterie angeschlossen. Der Vorwiderstand ist auf 9 Ohm eingestellt und kann beliebig vergrößert und verkleinert werden..
Auf welchen Wert muss der Vorwiderstand nach Ausfall eines Lämpchens eingestellt werden, wenn die Stromstärke in den übrigen so groß wie vorher bleiben soll?

Aufgabe 27 (Elektrizitätslehre, zusammengesetzte Widerstände)
Schaltung

Wie groß ist der Gesamtwiderstand zwischen den Punkten A und B, wenn jeder Einzelwiderstand 3Ohm beträgt?

Aufgabe 30 (Elektrizitätslehre, Arbeit und Leistung)
Eine Lampe für 6 V wird von einem Strom der Stärke 0,2 A durchflossen.
a) Welche Leistung hat die Lampe?
b) Die Batterie ist nach 7 Stunden leer. Wie viel Arbeit wurde verrichtet?

Aufgabe 31 (Elektrizitätslehre, Arbeit und Leistung)
In einer Küche soll ein Mikrowellengerät mit 800 W und eine Kochplatte mit 2 kW gleichzeitig an einer Steckdose mit 230 V Spannung betrieben werden. Mit welchen Strom muss die Sicherung für die Küche mindestens belastet werden können?

Aufgabe 32 (Elektrizitätslehre, Arbeit und Leistung)
Es ist mehr als 100 Jahre her, dass Oskar von Miller, Gründer des Deutschen Museums, die erste Fernübertragung elektrischer Energie 1882 in Betrieb nahm. In Miesbach (57 km von München) trieb eine Dampfmaschine einen 1400 V-Generator an, der 1,5 PS elektrischer Leistung in eine Leitung aus zwei Kupferdrähten einspeiste.
Im Münchner Glaspalast wurde mit der übertragenen Energie ein künstlicher Wasserfall von 2 m Höhe betrieben. In der Leitung ging ein Drittel der eingespeisten Leistung verloren.
a) Machen Sie nähere Angaben über den Wasserfall: Welche Größen können Sie aus den Angaben erschließen? Die übrigen Größen kombinieren Sie sinnvoll.
b) Machen Sie nähere Angaben über die Leitungsdrähte.
c) Die Übertragungsverluste sind heute nicht mehr so hoch? Wie erreicht man das? Begründen Sie, warum diese Maßnahme hilft.

Aufgabe 33 (Elektrizitätslehre, Arbeit und Leistung)
Ein Vertreter bietet Ihnen einen elektrischen Durchlauferhitzer an, der 8 l heißes Wasser pro Minute liefern soll. Der Hauptvorteil sei, dass Sie nicht einmal Ihre 10-A-Sicherung auswechseln brauchen.
Kaufen Sie das Gerät oder werfen Sie den Kerl hinaus? (Beides mit physikalischer Begründung)

Aufgabe 37 (Elektrizitätslehre, Arbeit und Leistung)
Ein Staubsauger habe bei 230 V eine Leistung von 1200 W.
a) Wie groß ist der fließende Strom?
b) Durch einen Kabelbruch entsteht ein Kurzschluss mit einem Restwiderstand von 1,5 Ohm. Berechne den Kurzschlussstrom.

Aufgabe 38 (Elektrizitätslehre, Arbeit und Leistung)
Ein Durchlauferhitzer kann maximal mit 75 A bei 220 V Spannung betrieben werden. In welcher Zeit kann er 9l Wasser liefern, wenn dieses von 14°C auf 65°C erhitzt werden soll?

Aufgabe 40 (Elektrizitätslehre, Ladungen)
gif-grafik

Die Abbildung zeigt in mehreren Schritten, wie ein Elektroskop aufgeladen wird. Welche Ladung trägt das Elektroskop zu Schluß? Begründen Sie Ihre Antwort.

Aufgabe 43 (Elektrizitätslehre, Ladungen)
Beschreiben Sie den Millikan-Versuch und erklären Sie den Grundgedanken dieses Versuches. (keine Formeln!)

Aufgabe 49 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)

Die beiden Platten eines Kondensators werden an die Anschlüsse einer konstanten Hochspannungsquelle angeschlossen. Zwischen den Platten hängt an einem isolierenden Faden eine kleine, geladene Kugel. Auf Grund der Kräfte zwischen geladenen Körpern wird die Kugel zu einer Platte hin ausgelenkt. Jetzt wird in den Raum zwischen den beiden Platten ein dickes Buch geschoben, ohne das das Buch die Platten oder die Kugel berührt. Was kann an der Kugel beobachtet werden?
a) Die Auslenkung der Kugel wird stärker.
b) Die Auslenkung der Kugel ändert sich nicht.
c) Die Auslenkung der Kugel wird schwächer.

Aufgabe 53 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)
Ein Plattenkondensator mit Luft besteht aus zwei kreisförmigen Platten mit dem Radius 5,5 cm. Die Platten haben einen Abstand von 7,0 cm.
a) Wie groß ist die Kapazität des Kondensators in pF?
b) Geben Sie zwei Möglichkeiten an, wie die Kapazität vergrößert werden kann, ohne das die geometrischen Abmessungen der Platten verändert werden.

Aufgabe 54 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)
Um die Dicke von Kunststofffolien laufend zu messen, zieht man sie zwischen zwei Kondensatorplatten der Fläche 100 cm² hindurch, zwischen denen Wechselspannung mit 40 V effektiv und der Frequenz 1000 Hz anliegt. Wie groß ist der Effektivstrom bei Foliendicken von 4 µm, 5 µm und 6 µm (Epsilon_r= 5)?

Aufgabe 56 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)
Die in einem Kondensator bei einer Ladespannung von 6,0 V gespeicherte elektrische Feldenergie soll für die Zündung einer Blitzlichtlampe genutzt werden. Die während der Zeitdauer eines Lichtblitzes von 100 µs abgegebene elektrische Leistung beträgt 200 W.
Berechnen Sie die Kapazität des Kondensators.

Aufgabe 57 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)
An einen Plattenkondensator mit der Plattenfläche A=500 cm² und dem Plattenabstand d=4mm im Vakuum wird die Spannung U=400 V angelegt.
a) Welche Ladung nimmt der Kondensator auf?
b) Welche Feldstärke hat das elektrische Feld im Kondensator?
c) Wie ändert sich die Ladung und die Feldstärke, wenn der Plattenabstand bei Beibehaltung der Verbindung zur Spannungsquelle auf 6 mm vergrößert wird?
d) Wie ändert sich die Ladung, die Feldstärke und die Spannung, wenn die Vergrößerung des Plattenabstandes nach Abklemmen der Spannungsquelle erfolgt?

Aufgabe 61 (Elektrizitätslehre, Magnetfeld)
Sie haben zwei äußerlich gleiche Stäbe, von denen der eine ein Stabmagnet und der andere ein normaler Eisenstab ist. Wie können Sie ohne weitere Hilfsmittel feststellen, welcher der Stabmagnet ist?

Aufgabe 63 (Elektrizitätslehre, Magnetfeld)
Zwei eisenfreie Zylinderspulen A und B haben die gleiche Induktivität. Spule A hat 300 Windungen. Ihre Länge und ihr wirksamer Durchmesser sind jeweils dreimal so groß wie die entsprechenden Abmessungen von Spule B.
Berechnen Sie die Windungszahl der Spule B.

Aufgabe 64 (Elektrizitätslehre, Magnetfeld)
In einer Spule (relative Dielektrizitätszahl = 1) mit 800 Windungen, einer Länge von 5 cm und einem Widerstand von 45 Ohm soll ein magnetisches Feld mit einer magnetischen Flussdichte von 12mT erzeugt werden.
a) Welche Spannung muss an die Spule angelegt werden?
b) Geben Sie zwei Möglichkeiten an, mit der man die magnetische Flussdichte verdoppeln kann.

Aufgabe 65 (Elektrizitätslehre, Magnetfeld)

Welche Funktion realisiert folgende Schaltung?

Aufgabe 66 (Elektrizitätslehre, Magnetfeld)

Welche Funktion realisiert folgende Schaltung?

Aufgabe 67 (Elektrizitätslehre, Magnetfeld)
Zeichne ein Relaisschaltung, in der beim Schließen des Schalters im Steuerstromkreis ein Motor und ein Lampe eingeschaltet und gleichzeitig eine zweite Lampe ausgeschaltet werden.

Aufgabe 69 (Elektrizitätslehre, Lorentzkraft)
Ein Elektronenstrahl tritt mit einer Geschwindigkeit von v₀ = 1,96 * 10⁶ ms^-1 senkrecht zu den Feldlinien in ein homogenes Magnetfeld mit der magnetischen Flussdichte B = 1,6 * 10^-3 T ein.
a) Erklären Sie, warum sich der Elektronenstrahl auf einer Kreisbahn weiterbewegt.
b) Berechnen Sie den Radius der Kreisbahn.
c) Beschreiben Sie mit Hilfe der in b) hergeleiteten Gleichung, wie sich der Radius ändern würde, wenn an Stelle der Elektronen Protonen in das Magnetfeld fliegen? (qualitativ)

Aufgabe 70 (Elektrizitätslehre, Lorentzkraft)
Unter welchen Voraussetzungen erfährt ein Strahl positiver Ionen in einem homogenen Magnetfeld eine ablenkende Kraft?
Wie groß ist der Betrag dieser Kraft?

Aufgabe 71 (Elektrizitätslehre, Lorentzkraft)
Elektronen, die durch 150 V beschleunigt worden sind, fliegen senkrecht zu den Feldlinien in ein magnetisches Feld mit B = 0,85 mT ein und beschreiben dort einen Kreis von 48 mm Radius.
a) Berechnen Sie e/m.
b) Mit welcher Geschwindigkeit verlassen die Elektronen die Anodenöffnung. Wie lange brauchen Sie für einen Umlauf?

Aufgabe 72 (Elektrizitätslehre, Lorentzkraft)
Versuch

In einer Braunschen Röhre werden Elektronen durch die anliegende Hochspannung beschleunigt und treffen auf den Leuchtschirm. Durch einen Dauermagneten in der Nähe des Röhrenhalses werden die Elektronen abgelenkt und treffen um die Strecke s versetzt auf dem Schirm auf. Wie ändert sich s bei sonst gleicher Abordnung, wenn die Hochspannung zum Beschleunigen der Elektronen vergrößert wird?
a) s wird kleiner
b) s bleibt gleich
c) s wird größer

Aufgabe 74 (Elektrizitätslehre, Lorentzkraft)
Die Energie von Alpha-Teilchen kann dadurch bestimmt werden, dass der Radius ihrer Kreisbahn in einem zeitlich konstanten und homogenen Magnetfeld der Flussdichte 500 mT gemessen wird.
Berechnen Sie die Geschwindigkeit und die kinetische Energie eines solchen Teilchens, bei dem der Bahnradius 60 cm beträgt.

Aufgabe 75 (Elektrizitätslehre, Lorentzkraft)
Ein Proton bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 2,9 * 10⁶ ms^-1. Senkrecht zur Bewegungsrichtung wirkt ein Magnetfeld mit B=0,0160 T.
Berechnen Sie den Radius der Kreisbahn des Protons!

Aufgabe 76 (Elektrizitätslehre, Lorentzkraft)
Eine Quelle emittiert negativ geladene Teilchen verschiedener Geschwindigkeiten. Skizzieren und beschreiben Sie eine Anordnung, die nur Teilchen einer bestimmten Geschwindigkeit v₀ durchlässt. Leiten Sie eine Beziehung zur Berechnung der Geschwindigkeit v₀ her.
Kann die gleiche Anordnung auch als Geschwindigkeitsfilter ohne Abänderung der Felder bei positiv geladenen Teilchen verwendet werden?
Begründen Sie Ihre Antwort.

Aufgabe 77 (Elektrizitätslehre, Lorentzkraft)
Ein Zyklotron gibt Alpha-Teilchen mit einer Energie von 2,5*10^-12 J ab. Die magnetische Feldstärke beträgt 2 T. Berechnen Sie den größten Krümmungsradius der Bahnkurve dieser Teilchen.

Aufgabe 78 (Elektrizitätslehre, Lorentzkraft)
In einem Zyklotron laufen Alpha-Teilchen im Magnetfeld der Flussdichte 1,2 T auf einer Kreisbahn vom Radius 480 mm. Wie gross ist die kinetische Energie der Teilchen in eV? Alpha-Teilchen sind doppelt geladene Heliumkerne mit der spezifischen Ladung Formel

Aufgabe 82 (Elektrizitätslehre, Induktionsvorgänge)
Wie groß ist die Selbstinduktionsspannung, die beim Ausschalten einer Spule der Induktivität 0,2 H auftritt, wenn die Stromstärke von 2 A innerhalb von 10^-4 s linear auf Null absinkt?

Aufgabe 83 (Elektrizitätslehre, Induktionsvorgänge)
In einer langen zylindrischen Spule (Feldspule) der Länge 0,3 m, dem Querschnitt 6 cm² und 600 Windungen befinde sich eine deutlich kürzere Spule (Induktionsspule) mit 2000 Windungen und einer Querschnittsfläche 5 cm². Die Spulenachsen seien parallel zueinander. Durch die Feldspule fließe ein Strom I, der in 1/40 s gleichmäßig von null auf 5 A anwächst. Welche Induktionsspannung wird an den Enden der Induktionsspule erzeugt? Das Medium in den Spulen sei Luft.

Aufgabe 85 (Elektrizitätslehre, Induktionsvorgänge)
Versuch

Im Stromkreis eines Elektromagneten liegt mit der Batterie B das normal brennende Lämpchen L in Reihe. Beschreiben und erklären Sie, was sich abspielt, wenn der obere Teil des Kernes plötzlich abgehoben wird?

Aufgabe 87 (Elektrizitätslehre, Induktionsvorgänge)
Versuch

Durch eine waagerechte Leiterschleife fällt ein senkrechter Stabmagnet. Beschreiben Sie qualitativ den Verlauf der induzierten Spannung. Erklären Sie, wie sich der Induktionsstrom auf die Bewegung des Stabmagneten auswirkt.

Aufgabe 91 (Elektrizitätslehre, Trafo)
Die Stromstärke in der Primärspule eines Trafos in 0,3 A, die Spannung an den Enden der Spule 230 V. Die Stromstärke in der Sekundärspule beträgt 4,8 A, die Spannung an der Spule 12 V. Wie groß ist der Wirkungsgrad dieses Transformators?

Aufgabe 92 (Elektrizitätslehre, Trafo)
Die Spulenwicklung eines Trafos, der für einen Anschluss an das Wechselstromnetz mit 230 V Spannung bestimmt ist, hat einen Widerstand von 10 Ohm und ist für höchstens 2 A Stromstärke ausgelegt. Warum brennt diese Spulenwicklung beim Einschalten des Trafos nicht durch?

Aufgabe 94 (Elektrizitätslehre, Trafo)
Ein Trafo soll aus der Netzspannung eine Niederspannung von 6V erzeugen. Damit wird ein Motor betrieben, durch den bei dieser Spannung ein Strom von 100 mA fließt. Der Trafo hat eine Primärwindungszahl von 500.
Wie groß muss die Sekundärwindungszahl sein?
Welcher Primärstrom fließt?
Welchen Widerstand hat der Motor?

Aufgabe 95 (Elektrizitätslehre, Trafo)
An einem Transformator werden im Leerlauf eine Primärspannung von 230 V und eine Sekundärspannung von 8,8 V gemessen. Bei Kurzschluss beträgt die Primärstromstärke 0,1 A. Wie groß sind das Verhältnis der Windungszahlen und die Kurzschlussstromstärke im Sekundärkreis?

Aufgabe 98 (Elektrizitätslehre, Trafo)
Ein Transformator nimmt 55 W Leistung auf und bildet bei einem Wirkungsgrad von 92% ausgangsseitig eine Spannung von 16V. Wie groß ist der Sekundärstrom?

Aufgabe 100 (Elektrizitätslehre, Metalle, Flüssigkeiten, Gase)
Erläutern Sie den Leitungsvorgang in der Glühwendel einer Glühlampe. Gehen Sie dabei auch auf die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes ein.
Skizzieren Sie das I-U-Diagramm sowie das R-U-Diagramm einer Glühlampe.

Aufgabe 253 (Elektrizitätslehre, Stromkreise)
Schaltung

Von drei Stellen aus soll eine Korridorlampe ein- und ausgeschaltet werden können. Man benötigt dazu zwei Wechselschalter und einen Kreuzschalter.
a) Beschreibe die Funktionsweise des Kreuzschalters.
b) Fertige eine Schaltskizze für diese Flurbeleuchtung an.

Aufgabe 256 (Elektrizitätslehre, Stromkreise)

Es sind 7 gleiche Glühlampen entsprechend der Schaltung an einer variablen Spannung angeschlossen. Diese wird so hoch eingestellt, dass mindestens eine Lampe schön hell leuchtet, aber nicht in die Gefahr des Durchbrennens kommt.
Vergleiche die Helligkeiten der Lampen A und B.
a) A ist heller als B.
b) A und B sind gleich hell.
c) A ist dunkler als B.

Aufgabe 259 (Elektrizitätslehre, Stromkreise)
Eine Autobatterie mit einer Quellenspannung von 13,2 V habe einen Innenwiderstand von 0,03 Ohm. Beim Anlassen fließt ein Strom von 240 A. Wie hoch ist dann die Klemmenspannung?

Aufgabe 263 (Elektrizitätslehre, Ohmsches Gesetz)
Berechne aus den Angaben in der Tabelle jeweils die Stromstärke I. Welchen Zusammenhang erkennst Du aus den Ergebnissen in einer Zeile, in einer Spalte und in der Hauptdiagonalen ?

R	U	20 V	40 V	80 V
5 Ohm
10 Ohm
20 Ohm

Aufgabe 264 (Elektrizitätslehre, Ohmsches Gesetz)
Berechne im Kopf, wie groß der elektrische Widerstand eines Gerätes sein muss, damit bei den gegeben Spannungen die entsprechenden Ströme fließen.

	a	b	c	d	e
bei einer Spannung von	12 V	24 V	1,5 V	230 V	380 V
fließt ein Strom von	3 A	2 A	0,5 A	10 A	10 A
Widerstand

bei einer Spannung von	fließt ein Strom von	Widerstand
12 V	3 A
24 V	2 A
1,5 V	0,5 A
230 V	10 A
380 V	10 A

Aufgabe 265 (Elektrizitätslehre, Ohmsches Gesetz)
Jeder Stommesser hat selbst einen elektrischen Widerstand.
a) Ist dadurch in einem Stromkreis mit einem Strommesser die Stromstärke etwas größer oder kleiner als in demselben Stromkreis ohne Strommesser?
b) Wie weicht dadurch der bei der Berechnung des elektrischen Widerstandes erhaltene Wert vom wahren Wert ab?

Aufgabe 268 (Elektrizitätslehre, Ohmsches Gesetz)
An einem Widerstand wurden folgende Werte gemessen:

U in V	0	2	3	4	5	6	7
I in mA	0	154	234	310	392	468	546

U in V	I in mA
0	0
2	154
3	234
4	310
5	392
6	468
7	546

a) Zeichne für dieses Experiment eine Schaltung.
b) Zeige, dass für diesen Widerstand das Ohmsche Gesetz gilt.
c) Wie groß ist der Widerstand?
d) Der Widerstand besteht aus einen Konstantandraht mit 0,7 mm² Querschnitt. Wie lang ist der Draht?
e) An den Draht wird eine Spannung von 20V angelegt. Wie groß ist der fließende Strom?

Aufgabe 270 (Elektrizitätslehre, Ohmsches Gesetz)
Worin besteht der Unterschied zwischen dem Ohmschen Gesetz U~I und der Widerstandsdefinition R = U/I? (bei konstanter Temperatur)

Aufgabe 274 (Elektrizitätslehre, Metalle, Flüssigkeiten, Gase)
Erklären Sie, warum in einem Gas, in dem der Druck viel kleiner ist als der Luftdruck, ein Strom fließen kann!

Aufgabe 277 (Elektrizitätslehre, Halbleiter)
Was bedeutet bei einem Halbleiter n-leitend?

Aufgabe 278 (Elektrizitätslehre, Halbleiter)
Zeichnen Sie eine GRAETZ-Gleichrichterschaltung und erklären Sie die Wirkungsweise.

Aufgabe 279 (Elektrizitätslehre, Widerstände im Wechselstromkreis)
a) Um die Eigeninduktivität einer Spule zu messen, legt man zuerst die Gleichspannung 4 V an; es fließt ein Strom von 0,1 A.
Bei der effektiven Wechselspannung 12 V, 50 Hz sinkt die Stromstärke auf 30 mA.
a) Erklären Sie, warum die Stromstärke bei Wechselspannung kleiner wird.
b) Berechnen Sie die Induktivität der Spule.
c) Wie groß ist die Phasenverschiebung? Zeichnen Sie ein Zeigerdiagramm.

Aufgabe 281 (Elektrizitätslehre, Widerstände im Wechselstromkreis)

Ein Widerstand und eine Spule sind in Reihe geschaltet (Abbildung).
a) Entscheiden Sie, ob die Schaltung als Hochpass oder Tiefpass arbeitet. Begründen Sie Ihre Entscheidung.
b) Bei der Grenzfrequenz der Schaltung beträgt die Phasenverschiebung zwischen der Eingangs- und Ausgangsspannung 45°. Leiten Sie die Gleichung für diese Grenzfrequenz als Funktion von R und L her.

Aufgabe 283 (Elektrizitätslehre, Widerstände im Wechselstromkreis)
Ein Kondensator soll bei Netzspannung (230 V, 50 Hz) als Vorwiderstand für eine Glühlampe mit den Betriebsdaten U = 6,3 V und I = 0,1 A verwendet werden.
a) Welchen Vorteil bietet die Verwendung eines Kondensators an Stelle eines Ohmschen Widerstandes?
b) Welche Kapazität muss der Kondensator haben?
c) Wie groß ist die Spannung über dem Kondensator?

Aufgabe 287 (Elektrizitätslehre, Widerstände im Wechselstromkreis)
An eine Spule mit R = 1000 Ohm und 0,5 H Induktivität legt man die effektive Spannung 10 V mit 1,0 kHz und 10 kHz Frequenz an.
a) Wie verhalten sich die Ströme?
b) Wie verhielten sie sich bei R = 0?

Aufgabe 288 (Elektrizitätslehre, Widerstände im Wechselstromkreis)
Eine Glühlampe ist in einem Wechselstromkreis in Reihe geschaltet mit
a) einem Ohmschen Widerstand R
b) einem Kondensator mit der Kapazität C = 10µF
c) einer Spule mit der Eigeninduktivität L = 27mH
d) einem Schwingkreis mit der Kapazität C = 10uF und der Eigeninduktivität L = 27mH.
Wie wirkt sich eine kontinuierliche Erhöhung der Frequenz f von 10 Hz auf 10kHz am Wechselspannungsgenerator auf die Leuchtstärke der Lampe aus? Die Spannungsamplitude am Generator ist konstant.

Aufgabe 291 (Elektrizitätslehre, Leistung und Leistungsfaktor)
Ein Motor läuft bei 220V, 50 Hz mit 3,0 A und dem Leistungsfaktor cos Phi = 0,8. Welche Kapazität müsste ein parallel gelegter Kondensator haben, damit die Phasenverschiebung kompensiert wird?

Aufgabe 294 (Elektrizitätslehre, Leistung und Leistungsfaktor)
Welcher Strom fließt in der Zuleitung zu einem Motor, der bei einem Leistungsfaktor von 0,75 und der Spannung 230 V eine Leistung von 1,3 kW hat?

Aufgabe 295 (Elektrizitätslehre, Leistung und Leistungsfaktor)
Eine Drosselspule hat einen ohmschen Widerstand von 5 Ohm und eine Induktivität von 0,2 H. Wie groß ist bei 50 Hz der Leistungsfaktor?

Aufgabe 662 (Elektrizitätslehre, Induktionsvorgänge)
Rohre

Zwei völlig gleiche Dauermagneten beginnen zur gleichen Zeit durch zwei Rohre zu fallen. Die Rohre sind im Aufbau fast identisch und unterscheiden sich nur im Material: das eine Rohr ist als Glas und das andere aus Kupfer. Die Innendurchmesser der Rohre sind etwas größer als der Durchmesser der Magneten.

Wie fallen sie unten aus den Rohren heraus?
a) Der Magnet im Kupferrohr kommt eher an.
b) Beide Magnete kommen gleichzeitig an.
c) Der Magnet im Glasrohr kommt eher unten an.

Aufgabe 675 (Elektrizitätslehre, Magnetfeld)

Eine Pappröhre ist mit mehreren Windungen Kupferdraht umwickelt, die an einer konstanten Spannungsquelle angeschlossen sind. Im Innern der Spule entsteht durch den fließenden Strom ein homogenes Magnetfeld der Flussdichte B.

Nun wird mit weiterem Draht der gleichen Qualität die Windungszahl der Spule verdoppelt. Die Spannung bleibt konstant.
Wie ändert sich die Flussdichte B im Innern der Spule?
a) Sie vervierfacht sich.
b) Sie verdoppelt sich.
c) Sie halbiert sich.
d) Sie viertelt sich.
e) Sie ändert sich garnicht.

Aufgabe 677 (Elektrizitätslehre, Halbleiter)

In einer Reihenschaltung aus zwei Glühlampen, zwei Schaltern und einer 6V-Wechselspannungsquelle sind die Lampen und Schalter wie in der Abbildung zu sehen mit Dioden überbrückt.
Was zu beobachten, wenn der Schalter S1 geschlossen wird?
a) keine Lampe leuchtet
b) nur Lampe L1 leuchtet
c) nur Lampe L2 leuchtet
d) beide Lampen leuchten.

Aufgabe 681 (Elektrizitätslehre, Trafo)

Erkläre, warum der Eisenkern eines Trafos aus einzelnen Blättern besteht und nicht aus einem Stück gegossen wird.

Aufgabe 684 (Elektrizitätslehre, Induktionsvorgänge)
motor

Ein Gleichstrommotor, ein Strommesser und eine Gleichspannungsquelle sind in Reihe geschaltet. Die Spannungsquelle wird eingeschaltet. Der Rotor des Motors wird zuerst am Drehen gehindert. Am Strommesser ist eine bestimmte Stromstärke abzulesen.
Jetzt wird der Rotor freigegeben, er beginnt sich zu drehen.
Wie verändert sich die Stromstärke?
a) Sie wird kleiner, denn im Rotor tritt eine Induktionsspannung auf, die dem ursprünglichen Stromfluß entgegenwirkt.
b) Sie bleibt gleich, denn es wird der Strom durch die Spulen des Rotors gemessen und die verändern sich nicht.
c) Sie wird größer, denn der Rotor gewinnt an kinetischer Energie und dazu muß zusätzliche Energie zugeführt werden.

Aufgabe 695 (Elektrizitätslehre, Stromkreise)
lampe

Warum leuchtet die Glühwendel in der Glühlampe, nicht aber die geraden Zuleitungen rechts und links zur Glühwendel?
a) Die Glühwendel besteht aus einem anderen Material.
b) Die Glühwendel ist ein sehr dünner Draht.
c) Durch die Windungen heizen sich die benachbarten Windungen gegenseitig auf.
d) In der Glühwendel ist der Strom größer.

Aufgabe 696 (Elektrizitätslehre, Induktionsvorgänge)
magnet

Im Stromkreis eines Elektromagneten ohne den oberen Teil des Kernes liegt mit der Batterie B das normal brennende Lämpchen L in Reihe. Was ist zu beobachten, wenn der obere Teil des Kernes schnell auf den unteren Teil gelegt wird?

a) Die Glühlampe leuchtet für eine kurze Zeit dunkler.
b) Die Glühlampe verändert ihre Helligkeit nicht
c) Die Glühlampe leuchtet für eine kurze Zeit heller.

Aufgabe 771 (Elektrizitätslehre, zusammengesetzte Widerstände)
led"

Zwei Leuchtdioden sind in der mit einem Festwiderstand und einem Regelwiderstand entsprechend der Abbildung geschaltet. Was ist zu beobachten, wenn am Regelwiderstand hin- und hergedreht wird?
a) Die beiden Leuchtdioden ändern gleichzeitig in gleicher Weise ihre Helligkeiten.
b) An der Helligkeit der beiden Leuchtdioden ändert sich nichts.
c) Die Leuchtdioden ändern wechselseitig ihre Helligkeiten.

Aufgabe 798 (Elektrizitätslehre, Spulen)
Eine Spule wird nacheinander an 6,0V Gleich- bzw. Wechselspannung angeschlossen. Es fließen Ströme mit Stärken von 150 mA bzw. 9,5 mA. Berechnen Sie den ohmschen Widerstand der Spule und ihre Induktivität bei Netzfrequenz.
Entscheiden Sie, ob der ohmsche Widerstand der Spule vernachlässigt werden kann.

Aufgabe 799 (Elektrizitätslehre, Spulen)
Die Induktivität einer Spule wird durch Spannungs-Stromstärke-Messungen bestimmt. Zunächst werden im Gleichstromkreis die Spannung 12 V und die Stromstärke 1,1 A gemessen. Im Wechselstromkreis beträgt bei der Spannung 12 V und der Frequenz 50 Hz die Stromstärke 200 mA.
Berechnen Sie die Induktivität der Spule .

Aufgabe 800 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)
Der Zusammenhang zwischen der Kapazität eines Plattenkondensators und dem Plattenabstand wird untersucht. Zu diesem Zweck wird eine Spannung von 320 V an die Kondensatorplatten angelegt und jeweils die Ladung des Kondensators bestimmt. Zwischen den Platten befindet sich Luft, das Feld zwischen ihnen ist homogen.
Es ergaben sich folgende Messwerte:

Abstand in cm	3,00	3,50	4,00	5,00	6,00	7,00
Ladung in nC	2,97	2,55	2,23	1,78	1,48	1,27

Abstand in cm	Ladung in nC
3,00	2,97
3,50	2,55
4,00	2,23
5,00	1,78
6,00	1,48
7,00	1,27

a) Berechnen Sie aus den Messwerten jeweils die Kapazität.
b) Welche Abhängigkeit der Kapazität vom Plattenabstand legen die Tabellenwerte nahe? Überprüfen Sie Ihre Vermutung.
c) Der Plattenkondensator hat kreisförmige Platten mit dem Radius 10,0 cm. Berechnen sie aus den Messwerten einen Mittelwert für die elektrische Feldkonstante .

Aufgabe 802 (Elektrizitätslehre, Arbeit und Leistung)
Hochspannungsleitung

Warum wird die Elektroenergie vom Kraftwerk zu den Abnehmern (Industrie, Städte) mit einer möglichst hohen Spannung übertragen?
a) Die Industrie benötigt eine so hohe Spannung für die Maschinen.
b) Es ist im Kraftwerk technisch einfacher, eine so hohe Spannung zu erzeugen.
c) Dadurch wird die Stromstärke kleiner und die Verlustleistung ist gering.

Aufgabe 824 (Elektrizitätslehre, Trafo)
trafo

Ein Trafo besteht aus einem U-Kern, auf den die Primärspule (links) und die Sekundärspule (rechts) gewickelt sind. Die Primärspule ist an einer Wechselspannungsquelle angeschlossen, die Sekundärspule bringt eine Lampe zum Leuchten. In beiden Kreisen werden die Stromstärken gemessen (I1 und I2). Was zeigen die Strommesser an, wenn der über dem U-Kern liegende I-Kern abgenommen wird?
a) I1 und I2 bleiben gleich.
b) I1 und I2 werden kleiner.
c) I1 und I2 werden größer.
d) I1 wird größer und I2 wird kleiner.
e) I1 wird kleiner und I2 wird größer.

Aufgabe 836 (Elektrizitätslehre, Trafo)
In einer Schreibtischlampe wird für die Halogenlampe die Netzspannung (230V) von einem Transformator auf 12 V transformiert.
a) Berechnen Sie die Windungszahl der Sekundärspule, damit der Trafo im Leerlauf die gewünschte Spannung abgibt. Die Primärspule hat 1000 Windungen.
b) Wie verändert sich die Sekundärspannung, wenn die Lampe angeschlossen wird?
c) Wie groß ist ungefähr die Stromstärke im Primärkreis bei einer 50 W-Lampe?
d) In welchen Kreis würden sie einen Schalter einbauen, um damit die Lampe ein- und auszuschalten. Begründen Sie Ihre Entscheidung.

Aufgabe 840 (Elektrizitätslehre, Arbeit und Leistung)

Die Netzspannung beträgt in Deutschland nach IEC 60038 230 V +/- 10%.
Ein Wasserkocher wird mit diesen 230 V betrieben und erwärmt in einer bestimmten Zeit eine Menge Wasser bis zur Siedetemperatur.
Um wie viel Prozent steigt die Zeit zum Erwärmen im Vergleich zur Normspannung, wenn die Spannung ihren niedrigsten zulässigen Wert hat. (Der Widerstand der Heizspirale im Wasserkocher soll für diesen Spannungsbereich konstant sein)

Aufgabe 846 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)
Ein Kondensator mit der Kapazität von 1,0 F wird auf eine Spannung von 3,0 V aufgeladen. Mit ihm wird eine Leuchtdiode betrieben. Wenn die angelegte Spannung zwischen 1,5 V und 3,0 V liegt, leuchtet die Diode mit einer mittleren Leistung von 20 mW. Bei kleineren Spannungen erlischt sie.
Wie lange kann die Leuchtdiode maximal leuchten?

Aufgabe 847 (Elektrizitätslehre, Arbeit und Leistung)
Eine TV-Anlage, bestehend aus Fernseher, SAT-Receiver, DVD-Player und Video-Recorder, lässt im Stand-By-Betrieb einen Strom von 120 mA fließen. Was kostet der Betrieb der Geräte pro Jahr in diesem Wartezustand, wenn Anlage im Durchschnitt am Tag 3 Stunden zum Fernsehen benutzt wird? Eine Kilowattstunde Elektroenergie kostet etwa 15 Cent.

Aufgabe 859 (Elektrizitätslehre, Arbeit und Leistung)
Eine Glühlampe 6V/ 2,4 W ist an 5 in Reihe geschaltete Akkus angeschlossen. Jeder Akku hat eine Spannung von 1,2V und Kapazität von 2700 mAh. Wie lange kann die Lampe höchstens leuchten, bis die Akkus leer sind?

Aufgabe 885 (Elektrizitätslehre, Magnetfeld)
In einem Drehspulmessgerät befindet sich eine drehbar gelagerte Spule, auf der 50 Windungen Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,20 mm aufgewickelt sind. Die Spule hat einen Durchmesser von 30 mm und eine Länge von 10 mm.
Berechnen Sie den elektrischen Widerstand der Spule und die magnetische Flussdichte bei 3,0 V angelegter Gleichspannung, wenn der Eisenkern in der Spule eine relative Permeabilität von 120 hat.

Aufgabe 887 (Elektrizitätslehre, Stromkreise)

Ergänze in den beiden Schaltungen die Schaltzeichen für die Messgeräte und schreibe die Werte ran, die sie anzeigen.

Aufgabe 935 (Elektrizitätslehre, Halbleiter)

1,4 V, die LED leuchtet noch nicht.

(Bild

von 6)

Eine rote LED beginnt zu leuchten, wenn über ihr eine Spannung von 1,6 V anliegt, eine blaue LED beginnt erst bei etwa 2,9 V zu leuchten.
Es werden eine rote und eine blaue LED in Reihe geschalten und die Spannung über beiden solange erhöht, bis beide Licht aussenden. In welcher Reihenfolge gehen sie an?
a) Zuerst die rote LED, deutlich später die blaue LED.
b) Beide gehen etwa gleichzeitig an.
c) Zuerst die blaue LED, deutlich später die rote LED.

Aufgabe 937 (Elektrizitätslehre, Induktionsvorgänge)

Die Schaltung zum Versuch.

(Bild

von 2)

Ein Gleichstrommotor wird über einen Strommesser an einer veränderlichen Spannungsquelle angeschlossen und die Spannung langsam von 0 V nach oben geregelt. Zum Zeitpunkt t_A beginnt sich der Rotor zu drehen.
Welches Diagramm beschreibt den Stromverlauf am besten?
Der Strom steigt bis zum Anlaufen des Rotors und
a) wird dann kleiner und steigt dann wieder.
b) steigt gleichmäßig weiter an.
c) springt dann schnell auf einen deutlich größeren Wert.

Aufgabe 943 (Elektrizitätslehre, Arbeit und Leistung)

Die Lampe 6V/3W

(Bild

von 3)

Eine Glühlampe 6V/3W wird an eine regelbare Spannungsquelle angeschlossen. Sie leuchtet bei einer Stromstärke von 400 mA mit einer bestimmten Helligkeit.
Nun wird die Lampe gegen eine andere mit 6V/6W ausgetauscht und die Spannung so eingestellt, dass wieder 400 mA fließen. Wie verhält sich jetzt die Helligkeit der 6W-Lampe gegenüber der 3W-Lampe?
a) Sie ist deutlich dunkler.
b) Beide leuchten etwa gleich hell.
c) Sie ist deutlich heller.

Aufgabe 949 (Elektrizitätslehre, Widerstände im Wechselstromkreis)

Die Reihenschaltung ohne Messgeräte.

(Bild

von 4)

Ein ohmscher Widerstand, ein Kondensator und eine Spule mit Eisenkern sind in Reihe an einer Wechselstromquelle (50 Hz) angeschlossen. Die Gesamtpannung an der Quelle (U_g) und die Spannung über der Spule werden mit Drehspulmessgeräten gemessen. Wie groß kann die Spannung über der Spule sein?
a) Immer kleiner als U_g.
b) Höchstens genau so groß wie U_g.
c) Größer als U_g.

Aufgabe 987 (Elektrizitätslehre, Widerstände im Wechselstromkreis)
Eine Glühlampe 230 V/75 W ist mit einem Kondensator von 6 µF in Reihe geschaltet. An der Schaltung liegt Netzspannung an.
a) Ermitteln Sie den Blindwiderstand und den Scheinwiderstand der Schaltung.
b) Wie groß sind Stromstärke und Spannungen an den Bauteilen?
c) Ermitteln Sie aus dem Zeigerdiagramm die Phasenverschiebung.

Aufgabe 991 (Elektrizitätslehre, Arbeit und Leistung)
rosetta

Nach über 10 Jahre Flugzeit hat die europäische Raumsonde Rosetta am 12. November 2014 den Lander Philae auf dem Kometen P67/Churyumov-Gerasimenko abgesetzt. Damit hat erstmalig eine Sonde die Oberfläche eines Kometen erreicht.

Zum Zeitpunkt der Landung war der Komet, der von Rosetta umrundet wird, 3,0 AE entfernt. Die elektrische Versorgung der Raumsonde wird von zwei Solarmodulen von jeweils 31 m² Fläche gewährleistet, die einen Wirkungsgrad von 15% haben. Die Module sind drehbar angeordnet, so dass sie sich immer direkt ins Sonnenlicht ausrichten können.
Welche elektrische Leistung steht Rosetta in 3,0 AE Sonnenabstand zur Verfügung?

(Quelle: ESA)

Aufgabe 1007 (Elektrizitätslehre, Trafo)
Eine Spule ist an eine Wechselspannungsquelle von etwa 6 V angeschlossen. Zwei weitere Spulen stehen rechts und links neben der ersten Spule, sind entsprechend der Schaltung miteinander verbunden und an einem Wechselspannungsmesser angeschlossen.
Durch die Spulen wird ein Eisenstab von Position 1 zur Position 2 geschoben geschoben und die Spannung in Abhängigkeit vom Weg gemessen.
Aufbau

Welches Diagramm beschreibt den Spannungsverlauf am besten?
Diagramme

Aufgabe 1042 (Elektrizitätslehre, Induktionsvorgänge)
diagramm

(Grundkurs 2009)
In einer 30 cm langen mit Luft gefüllten Spule 1 mit 4500 Windungen befindet sich eine Spule 2 mit 60 Windungen und der Querschnittsfläche 18 cm². Die Längsachsen der Spulen liegen parallel zueinander. Die Spule 1 ist an einer veränderbaren Spannungsquelle angeschlossen und der durch sie fließende Strom kann gemessen werden. Über der Spule 2 wird die Spannung gemessen.
Der Strom durch Spule 1 ist im I(t)-Diagramm dargestellt. Zeichnen Sie das zugehörige U_ind(t)-Diagramm.

Aufgabe 1051 (Elektrizitätslehre, Magnetfeld)

In ein homogenes Magnetfeld taucht teilweise ein Leiterrahmen aus Kupfer mit der Breite b ein, der isoliert an einem auf Null gestellten, empfindlichen Kraftmesser hängt.
Wird an die Anschlüsse A₁ und A₂ eine Gleichspannung angelegt, so wirkt auf den Leiterrahmen bei geeigneter Polung eine nach unten gerichtete Kraft.
a) Geben Sie die Polung an.
b) Es werden zwei Messreihen aufgenommen:
1. Bei einem Leiterrahmen der Breite 80 mm wird die Kraft in Abhängigkeit von der Stromstärke gemessen:

I in A	2,0	4,0	6,0	8,0
F in 10^-4 N	3,4	6,8	10,3	13,7

2. Nun wird die Kraft auf den Leiterrahmen bei verschiedenen Breiten gemessen. Die Stromstärke beträgt dabei immer 10A.

b in mm	80	40	20
F in 10^-4 N	17,1	8,6	4,2

Zeigen Sie, dass die Kraft direkt proportional zum Produkt aus der Stromstärke und der Rahmenbreite ist.
Ermitteln Sie den Wert des Proportionalitätsfaktors.
c) Der gleiche Versuch wird nun in einem stärkeren Magnetfeld durchgeführt. Wie ändert sich der Proportionalitätsfaktor im Vergleich zum ersten Versuch.
d) Nach Abtrennung der Gleichspannungsquelle werden die Anschlüsse A₁ und A₂ über einen Spannungsmesser verbunden. Die vom Magnetfeld der Flussdichte 2,1 mT durchsetzte Teilfläche hat einen Flächeninhalt von 100 cm². Welche Spannung wird gemessen, wenn das Magnetfeld innerhalb von 1,0 ms gleichmäßig auf Null geregelt wird?

Aufgabe 1071 (Elektrizitätslehre, Ladungen)
versuch

Die Abbildung zeigt drei dünne Metallplatten mit je einer kleinen Bohrung im Mittelpunkt. Auf der linken Seite tritt ein Elektron mit einer Anfangsgeschwindigkeit v senkrecht zu den Platten in den Kondensator ein und fliegt durch die Anordnung hindurch.
Welches der vier folgenden Diagramme gibt den Zusammenhang zwischen der kinetischen Energie des Elektrons und der Flugstrecke s am besten wieder.

Aufgabe 1105 (Elektrizitätslehre, Lorentzkraft)
bild

Elektronen werden durch die Spannung U_B beschleunigt und treten mit der Geschwindigkeit formel

ein zur Zeichenebene senkrechtes, homogenes Magnetfeld ein (im Bild grau).
Nach Durchlaufen eines Viertelkreises mit 10 cm Radius treten die Elektronen in x-Richtung in einen Plattenkondensator mit 8,0 cm Plattenabstand ein. Die Anordnung befindet sich im Vakuum.
a) Berechnen Sie die Größe der Beschleunigungsspannung.
b) Bestimmen Sie die Flussdichte des Magnetfeldes und geben Sie seine Richtung an. (zur Kontrolle: B=0,34 mT)
c) Die Elektronen fliegen mit der oben angegebenen Geschwindigkeit v₀ in den Kondensator hinein. Begründen Sie, warum sich die Geschwindigkeit nicht geändert hat.

d) Die Spannung zwischen den Kondensatorplatten ist so eingestellt, dass sich die Elektronen geradlinig parallel zu den Platten bewegen.
Berechnen Sie die Größe der Spannung zwischen den Platten. Geben Sie die Polung der Spannung an.
e) Nun wird der Plattenabstand bei konstant gehaltener Spannung U etwas vergrößert. Wie ändert sich dadurch die Bewegung der Elektronen im Kondensator. Begründen Sie Ihre Aussage.

Aufgabe 1110 (Elektrizitätslehre, zusammengesetzte Widerstände)

Ein Lämpchen (6,0 V; 1,2 W) ist zusammen mit zwei Widerständen mit den Werten formel

und

entsprechend der nebenstehenden Schaltung in einen Stromkreis eingebaut. Die Spannungsquelle ist so eingestellt, dass das Lämpchen bei geschlossenem Schalter mit seinen Nenndaten betrieben wird.
a) Berechnen Sie die erforderliche Spannung der Quelle bei geschlossenem Schalter.
b) Was kann man am Lämpchen beobachten, wenn der Schalter geöffnet wird? Begründen Sie Ihre Antwort.

Aufgabe 1114 (Elektrizitätslehre, Arbeit und Leistung)

In einem Kraftwerk wird die Generatorspannung von 18 kV durch einen Transformator mit einem Wirkungsgrad von 98% auf 380 kV hochtransformiert. Die Stromstärke in der Fernleitung beträgt 0,90 kA.
a) Zeigen Sie durch eine Berechnung, dass der Generator eine Leistung von 0,35 GW bereitstellt.
b) Berechnen Sie die Stromstärke, die im Generator fließt.
c) Die Fernleitung hat einen Widerstand von 20 Ohm. Bestätigen Sie durch eine Berechnung, dass in der Fernleitung dadurch 16 MW nutzlos verbraten werden.
d) Der Trafo am Ende der Fernleitung, der die Hochspannung wieder herunter transformiert, hat ebenfalls einen Wirkungsgrad von 98%.
Wie groß ist der Gesamtwirkungsgrad der Fernübertragung?

Aufgabe 1129 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)
gewitter

(GK Bayern, 1998)
Eine positiv geladene Wolke in 400 m Höhe bildet zusammen mit dem Erdboden einen Plattenkondensator (Fläche einer „Platte“ 8,0 km²).
Zwischen Wolke und Erde herrscht die Feldstärke formel

, die so hoch ist, dass eine Entladung durch die Luft (Blitz) unmittelbar bevorsteht.
a) Wie groß ist die Spannung zwischen der Wolke und dem Boden?
b) Zeigen Sie, dass sich auf der Wolke eine Ladung von 8,5 C befindet.
c) Welche Ladung müsste ein kugelförmiges Wassertröpfchen mit 2,0 mm Durchmesser haben, wenn es vor Entladung der Wolke zwischen dieser und der Erde bei Windstille gerade schweben würde?
(Der Auftrieb in Luft ist zu vernachlässigen.)
d) Wie lange würde die Entladung der Wolke dauern, wenn die mittlere Stromstärke des Blitzes 4,0 kA betragen würde?
e) Noch bevor es zu einer Entladung kommt, drückt ein Fallwind die Wolke auf eine niedrigere Höhe herab. Die Ladung der Wolke bleibe dabei konstant.
Wie ändert sich qualitativ die elektrische Feldstärke zwischen Wolke und Erde? Wird eine Entladung der Wolke dadurch wahrscheinlicher?
Geben Sie eine kurze Begründung.
Bildquelle: https://www.ddpix.de/

Aufgabe 1148 (Elektrizitätslehre, Ladungen im elekt. und mag. Feld)
Für ein Experiment mit der Elektronenstrahlröhre stehen die im Bild gezeigten Geräte zur Verfügung.

Die Elektronen sollen mit einer Spannung von 3 kV beschleunigt werden und im Kondensator mit 2,5 kV auf die gekrümmte Bahn gezwungen werden.
a) Zeichnen sie in der Schaltung alle fehlenden Verbindungen und die Anzeigewerte der Messgeräte ein.
b) Berechnen Sie die Geschwindigkeit, mit der die Elektronen in den Kondensator eintreten.
c) Die Skaleneinteilung des Gitters im Kondensator ist jeweils 1 cm groß. Berechnen Sie die Zeit, die die Elektronen benötigen, um den Kondensator in seiner ganzen Länge zu durchfliegen, wenn an ihm keine Spannung anliegt.
d) Wie ändert sich diese Zeit, wenn eine Spannung anliegt und die Elektronen nicht auf eine der Platten stoßen? Begründen Sie ihre Antwort.
e) Lesen Sie aus der Zeichnung ab, wie weit die Elektronen beim Durchfliegen des Kondensators nach oben abgelenkt werden.
f) Berechnen sie die zu erwartende Ablenkung und bestimmen Sie den prozentuale Abweichung vom Messwert.
g) Geben Sie an, welche qualitativen Abweichungen der beiden Spannungen zu diesem Fehler führen.

Aufgabe 1150 (Elektrizitätslehre, Ladungen)
Auf der Suche nach neuen Elementarteilchen werden im größten Teilchenbeschleuniger des Europäischen Kern- und Teilchenforschungszentrums CERN, dem LHC (Large Hadron Collider), Protonen auf zwei gegenläufigen Bahnen nahezu auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und zur Kollision gebracht.
a) Nachdem zunächst aus Wasserstoff einzelne Protonen herausgelöst wurden, werden diese in einem als homogen angenommenen elektrischen Feld mit einer Spannung von 90 kV beschleunigt.
Berechnen Sie die damit erreichte Geschwindigkeit und geben Sie an, um wie viel Prozent der Lichtgeschwindigkeit es sich dabei handelt.
b) Bevor es zur Kollision kommt, werden die Teilchen fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Ermitteln Sie die elektrische Abstoßungskraft, wenn zwei Protonen nur noch 1,0 μm voneinander entfernt sind.
c) Stellen Sie die Abhängigkeit der elektrischen Abstoßungskraft F(r) vom Abstand der beiden Protonen im Bereich von 0,1 μm bis 1,0 μm grafisch dar. Entwickeln Sie dazu eine geeignete Wertetabelle (5 Wertepaare).
Geben Sie den mathematischen Zusammenhang zwischen dem Abstand r und der Coulombkraft F an.

Aufgabe 1160 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)
(GK Bayern, 2004)
Ein Plattenkondensator mit quadratischen Platten der Kantenlänge s=14cm und dem Plattenabstand s₁=20mm wird an eine Gleichspannungsquelle mit U₁=80V angeschlossen. Nachdem der Kondensator geladen ist, wird er von der Spannungsquelle getrennt.
a) Zeigen Sie, dass die Ladung auf einer Platte 6,9 × 10^-10 C beträgt.
b) Der Plattenabstand wird nun auf d₂=15mm verringert. Wie groß ist jetzt die Spannung U₂, die zwischen den Plattengemessen werden kann?
c) Berechnen Sie die Änderung formel

der im Kondensator gespeicherten elektrischen Feldenergie infolge der Änderung des Plattenabstands von d₁ auf d₂.

Aufgabe 1179 (Elektrizitätslehre, Ladungen)
Zwei gleichgroße Kugeln K₁ und K₂ tragen jeweils die gleiche Ladung +Q. Sie sind im Abstand von 20,0 cm voneinander fest aufgestellt und stoßen sich mit der Kraft von 10µN ab.
Mit einer dritten ungeladenen, gleich großen Kugel K₃ wird zunächst K₁ berührt. Danach wird die Kugel K₃ zur Kugel K₂ geführt und berührt auch diese. Zum Ende des Experimentes wird die Kugel K₃ genau in der Mitte zwischen den beiden äußeren Kugeln ebenfalls fest aufgestellt.

a) Welche Ladungen tragen die die einzelnen Kugeln am Ende des Experimentes, wenn keine Ladungen durch Schmutzeffekte verschwunden sind?
b) Wie groß ist die resultierende Kraft, die auf die Kugel K₃ wirkt? In welche Richtung wirkt diese Kraft?

Aufgabe 1181 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)

Die beiden Platten eines Kondensators sind an einer variablen Spannungsquelle angeschlossen. Der Abstand der beiden Platten ist veränderbar und kann gemessen werden.
Die obere Platte hängt an einem Kraftmesser, der bei einer Spannung von 0V eine Kraft von 0N anzeigt.

Es werden nun acht Messungen durchgeführt, so dass sich die folgende Messreihe ergibt:

Messung Nr.

U in 10³V

4,5

4,0

3,5

3,0

4,5

6,0

7,5

4,5

d in 10^-3m

4,0

6,0

8,0

10,0

F in 10^-3N

196

155

119

a) Bei bestimmten Messungen wurden planmäßig eine Größe verändert und andere konstant gehalten.
Beschreiben Sie für zwei Fälle, welche Größen bei welchen Messungen verändert und konstant gehalten wurden.
b) Zeigen Sie grafisch in zwei Diagrammen, dass aus der Messreihe sowohl U~d als auch U²~F zu erkennen ist.
c) Zeigen Sie mit den Messwerten aus Messung 5, dass der Proportionalitätsfaktor formel ist.

Aufgabe 1192 (Elektrizitätslehre, Induktionsvorgänge)
spulen

In der äußeren, langen Spule befindet sich koaxial eine zweite, kürzere Spule. Durch die äußere Spule kann ein Strom fließen, so dass sie ein Magnetfeld erzeugt (Feldspule). In der inneren Soule kann eine Induktionsspannung erzeugt und gemessen werden (Induktionsspule).
Man kennt folgende Größen:
formel

a) In der Feldspule wird die Stromstärke so verändert, wie es das Diagramm zeigt. Zeichen Sie das U_ind(t)-Diagramm.
b) In der Feldspule darf die Stromstärke nicht größer als 100 mA werden.
Wie lange kann in der Induktionsspule ununterbrochen eine Spannung von 3 mV induziert werden?
c) In der Feldspule nimmt die magnetische Feldflussdichte gleichmäßig von 0,60 mT auf 0 ab. Die Induktionsspannung beträgt 3,0 mV. Wie groß ist die Ausschaltdauer?

Aufgabe 1195 (Elektrizitätslehre, Induktionsvorgänge)
Eine flache Spule hat folgende Werte:
Windungszahl 500
Breite b = 5 cm
Länge l = 7 cm
Sie wird mit einer konstanten Geschwindigkeit von 4 mm/s aus der Lage 1 gleichförmige durch das scharf begrenzte Magnetfeld der Stärke 0,15 T bewegt.

a) Bereichen Sie die Zeiten, die die Spule aus der Lage 1 in die Lagen 2, 3 und 4 kommt.
b) Zeichnen Sie für den gesamten Vorgang von Lage 1 bis Lage 4

das -Diagramm
das U_ind(t)-Diagramm

Aufgabe 1201 (Elektrizitätslehre, Stromkreise)
Ein Gleichstrom-Messgerät mit dem Vollausschlag 10µA und einem Innenwiderstand von formel

soll als Voltmeter und als Amperemeter verwendet werden.
Skizzieren Sie eine geeignete Schaltung für

ein Voltmeter mit einem Vollausschlag von 10 V
ein Amperemeter mit einem Vollausschlag von 50 mA.

Berechnen Sie für beide Fälle den Wert des erforderlichen Zusatzwiderstandes.

Aufgabe 1202 (Elektrizitätslehre, Arbeit und Leistung)
zug

Die S-Bahn Mitteldeutschland setzt Züge vom Typ Bombardier Talent 2 ein. Ein dreiteiliger Zug hat mit 150 Fahrgästen besetzt eine Masse von 126 t. Die S-Bahn beschleunigt in 25 s aus dem Stand auf 100 km/h.
Die Züge werden über eine Oberleitung mit einer Spannung von 15 kV angetrieben.
a) Beschreiben Sie die Energieumwandlungen in der Beschleunigungsphase auf einer ebenen Strecke.
b) 10% der zugeführten werden in der Beschleunigungsphase für die Reibung verschwendet.
Welche elektrische Energie ist für die Beschleunigungsphase aufzubringen?
c) Wie groß ist die mittlere Stromstärke in der als Zuleitung dienenden Oberleitung?
Bildquelle:Wikipedia

Aufgabe 1207 (Elektrizitätslehre, Induktionsvorgänge)

(LK 2020, ohne Hilfsmittel)
Die Abbildung zeigt das B(t)-Diagramm der Flussdichte B für ein homogenes zeitlich veränderliches Magnetfeld. Der Graph der Funktion B=B(t) entspricht im ersten Abschnitt einer quadratischen Funktion.

In diesem Magnetfeld befindet sich eine Induktionsspule, die Feldlinien durchsetzen die Querschnittsfläche der Spule senkrecht.
Für die induzierte Spannung gilt:
formel

Skizzieren Sie in das U(t)-Diagramm den Graphen der Induktionsspannung für beide Abschnitte.
Begründen Sie unter Nutzung des Induktionsgesetzes den Verlauf des Graphen.

Aufgabe 1214 (Elektrizitätslehre, Halbleiter)
schaltung

An den im Bild gezeigten Stromkreis wird eine Gleichspannung von 5 V angeschlossen. Die Glühlampen leuchten bei 5 V normal hell. Entscheiden Sie für alle vier möglichen Schalterstellungen, welche der Lampen leuchtet.
Geben Sie für jede Entscheidung eine Begründung an.

Schalter S₁	Schalter S₂	Lampe L₁	Lampe L₂
auf	auf
zu	auf
auf	zu
zu	zu

Die Gleichspannungsquelle wird durch eine Wechselspannungsquelle ersetzt und beide Schalter geschlossen. Was ist an den beiden Lampen zu beobachten?

Aufgabe 1224 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)
(LK 2008, Baden Württemberg)
Zwei kreisförmige Metalplatten mit 24 cm Durchmesser stehen sich im Abstand von 2,0 cm gegenüber. Zwischen den Platten befindet sich Luft (ε_r=1,0).
a) Berechnen Sie die Kapazität dieses Kondensators.
b) An den Kondensator wird eine Gleichspannung angelegt. Nach dem Ladevorgang wird der Kondensator wieder von der Quelle getrennt. Die Feldstärke zwischen den Platten soll experimentell bestimmt werden. Dazu werden die Platten auseinandergezogen und ein kleines, an einem Faden befestigtes, graphitbeschichtetes Kügelchen dazwischen gehängt.
Begründen Sie, dass das Auseinanderziehen der Platten keinen Einfluss auf die Feldstärke hat.
c) Erklären Sie mit einer Zeichnung, wie mit dieser Versuchsanordnung eine Bestimmung der elektrischen Feldstärke möglich ist.
d) Beschreiben Sie, wie man mit dieser Versuchsanordnung zeigen kann, dass das Feld zwischen Platten homogen ist.
diagramm

e) An einem Plattenkondensator wird der Zusammenhang zwischen der felderzeugenden Ladung Q und der angelegten Spannung U gemessen. Bei zwei verschiedenen Plattenabständen d₁< d₂ ergeben sich die in der Abbildung dargestellten Messkurven A und B.
Ordnen Sie die Messkurven den Plattenabständen zu und begründen Sie Ihre Zuordnung.

Aufgabe 1225 (Elektrizitätslehre, Induktionsvorgänge)
versuch

In einer Versuchsanordnung befinden sich zwischen den Punkten P und Q zwei begrenzte magnetische Felder. Das linke Feld hat eine Stärke von 0,80 T und das rechte Feld eine Stärke von 0,40 T.
Eine quadratische Spule mit 0,20 m Seitenlänge und 100 Windungen wird mit konstanter Geschwindigkeit von 0,10 ms^-1 von P nach Q durch die Anordnung bewegt. Die Anschlüsse der Spule sind mit einem Spannungsmesser verbunden.
Nach einiger Zeit wird am Spannungsmesser eine Spannung angezeigt.
a) Erklären Sie das Zustandekommen dieser Spannung.
b) Die Spule startet bei Punkt P zum Zeitpunkt 0s.
Zeichnen Sie ein U(t)-Diagramm für die Bewegung der Spule Start bei P bis der vordere Rand der Spule die Linie bei Q erreicht hat.
(Quelle: Baden-Württemberg Abiturprüfung 2008)

Aufgabe 1228 (Elektrizitätslehre, Ladungen)
(LK 1994)
Zwischen den horizontal liegenden Platten eines Plattenkondensators mit dem Abstand 16 mm werden aus einer Düse kleine Öltröpfchen gesprüht. Die obere Platte ist mit dem Pluspol einer Spannungsquelle verbunden. Man beobachtet, dass sich einige Tröpfchen nach oben bewegen.
a) Begründen Sie diese Beobachtung.

b) Beträgt die Spannung 344 V, gelingt es, eines dieser Tröpfchen, das eine Masse von 1,06 × 10^-15 kg, zum Schweben zu bringen. Leiten Sie aus dem Kräftegleichgewicht eine Gleichung zur Berechnung der Ladung dieses Tröpfchens her. Berechnen Sie die Ladung dieses Tröpfchens.

c) Bei den Spannungen 520 V und 1035 V gelingt es wieder, eines dieser Tröpfchen der gleichen Masse zum Schweben zu bringen. Berechnen Sie die jeweilige Ladung der Tröpfchen. Begründen Sie, warum ein Tröpfchen der gleichen Masse bei der Spannung 810 V nicht zum Schweben gebracht werden kann.

Aufgabe 1239 (Elektrizitätslehre, Widerstände im Wechselstromkreis)
Die Induktivität einer Spule wird durch Spannung-Stromstärke-Messungen bestimmt. Zunächst werden im Gleichstromkreis die Spannung 12 V und die Stromstärke 1,1 A gemessen. Im Wechselstromkreis beträgt bei der Spannung 12 V und der Frequenz 50 Hz die Stromstärke 200 mA.
Berechnen Sie die Induktivität der Spule und zeichne Sie ein zugehöriges Zeigerdiagramm.
(LK Sachsen 2006)

Aufgabe 1247 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)
Ein Kondensator der Kapazität 6800 µF wird auf eine Spannung von 3,0 V aufgeladen. Mit ihm wird eine kleine Leuchtdiode betrieben. Wenn die angelegte Spannung zwischen 1,5 V und 3,0 V liegt, leuchtet die Diode mit einer mittleren Leistung von 2,0 mW. Bei kleineren Spannungen erlischt sie.
Wie lange leuchtet die Diode?
(LK Baden Württemberg 2008)

Aufgabe 1248 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)
In einem Experiment wird ein Plattenkondensator an einer Spannungsquelle angeschlossen und lädt sich auf die anliegende Ladespannung U₀ auf. Er wird anschließend von der Spannungsquelle getrennt und über einem technischen Widerstand R entladen.
Mit einem Strommesser wird der Entladestrom in Anhängigkeit von der Zeit gemessen.
a) Skizzieren Sie einen Schaltplan für dieses Experiment.
b) Stellen Sie die untersuchte Abhängigkeit in einem geeigneten Diagramm als Skizze grafisch dar.
c) Kennzeichnen Sie in Ihrem Diagramm den Zeitpunkt, zu dem der Kondensator zur Hälfte entladen ist. Erklären Sie, wie sie diesen Zeitpunkt bestimmt haben.
d) In den Innenraum des Plattenkondensators wird eine Kunststoffplatte gebracht und das Experiment wiederholt. Skizzieren Sie den sich aus dem Mesergebnis ergebenden Graphen ins gleiche Diagramm. Begründen Sie Ihre Entscheidung.
(LK Sachsen, Abitur-Musteraufgabe 2010)

Aufgabe 1250 (Elektrizitätslehre, Ladungen im elekt. und mag. Feld)
versuch

Im Folgenden soll die Ablenkung eines Elektronenstrahls in verschiedenen Feldern untersucht werden. Dazu wir die in der Abbildung skizzierte Anordnung verwendet.
Aus der Glühkathode treten Elektronen aus, deren Anfangsgeschwindigkeit so gering ist, dass sie vernachlässigt werden kann. Sie werden durch die Spannung U_a zwischen Kathode und Anode beschleunigt. Danach treten sie längs der gezeichneten x-Achse in den Ablenkkondensator ein. Der besteht aus zwei quadratischen Platten, deren Seiten 4,0 cm lang sind. Die Platten haben einen Abstand von 2,0 cm.
Zwischen den Platten ist ein homogenes elektrisches Feld. 10 cm hinter den Ablenkplatten befindet sich ein Leuchtschirm, auf dem die auftreffenden Elektronen einen Lichteindruck hinterlassen.

a) Die Elektronen werden durch die Spannung U_a auf eine Geschwindigkeit von 1,88·10⁷ ms^-1 beschleunigt. Berechnen Sie die Spannung U_a.
b) An die Platten des Ablenkkondensators wird die Spannung U=400V angelegt. Berechnen Sie die Ladung dieses Kondensators sowie die elektrische Feldstärke.
c) Berechnen Sie die Zeit, die sich die Elektronen auf ihrem Weg zum Leuchtschirm zwischen den Platten des Kondensators aufhalten.
d) Wie weit sind sie beim Verlassen des Kondensators von der x-Achse entfernt?
e) Zeigen Sie, dass sich die Elektronen nach dem Verlassen des Kondensator mit 7,4·10⁶ ms^-1 in Richtung der y-Achse fliegen.
f) Ermitteln Sie mit Hilfe einer maßstäblich angefertigten Zeichnung, wie weit der Auftreffpunkt der Elektronen auf dem Leuchtschirm von 0 entfernt ist.

g) Das elektrische Feld im Kondensator wird nun abgeschaltet und durch ein homogenes Magnetfeld der Flussdichte 1,26 mT ersetzt. Das magnetische Feld nimmt den gleichen Raum wie das elektrische Feld ein. Oben ist der Nordpol.
Zeigen Sie, dass die Elektronen im Magnetfeld einen Kreis mit dem Radius 8,5 cm beschreiben.
h) Bestimmen Sie wieder mit einer maßstäblichen Zeichnung, wie weit der Auftreffpunkt der Elektronen von 0 entfernt ist.

i) Was beobachtet man auf dem Leuchtschirm, wenn die beiden Felder gleichzeitig eingeschaltet sind?

Aufgabe 1251 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)
versuch

Zwei kreisförmige Platten mit dem Durchmesser 20 cm befinden sich in der im Bild gezeigten Anordnung. In den Aufbau ist ein Kraftmesser integriert. Er wird zu Beginn der Messung so eingestellt, dass er bei ungeladenen Kondensator 0 N anzeigt. Der Plattenabstand beträgt 2,0 mm wird vor jeder einzelnen Messung wieder auf den ursprünglichen Wert gebracht.
Bei unterschiedlichen Spannungen misst man die folgenden Kräfte:

U in kV	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0
F in mN	32	80	135	221	319

a) Zeigen Sie, dass die Messreihe den Zusammenhang F ~ U² bestätigt.
b) Bestimmen Sie diejenige Spannung, für die eine Kraft von 350 mN angezeigt wird.

Für die Kraft zwischen den Platten gilt folgende Beziehung:
formel

Dabei ist Q die elektrische Ladung und A die Plattenfläche des Kondensators.
c) Leiten Sie mithilfe dieser Beziehung einen Zusammenhang zwischen der Kraft und der Spannung her.
d) Berechnen Sie bei dem verwendeten Kondensator die Spannung für eine Kraft von 350 mN.
(Abitur Baden-Württemberg 2015)

Aufgabe 1256 (Elektrizitätslehre, Ladungen)
Zwei gleich geladene kleine Kugel sind im selben Punkt an zwei 1,8 m langen Isolierfäden aufgehängt. Die Masse einer Kugel beträgt 0,9 g. Wegen der gleichen Ladung stoßen sie sich auf einen Mittelpunktabstand von 4 cm ab.
a) Berechnen Sie die Größe der Ladung einer kleinen Kugel.
b) Bestimmen Sie die Größe der elektrischen Feldstärke einer Kugel am Ort der anderen Kugel.
c) Der Mittelpunksabstand der beiden Kugeln hängt bei sonst konstanten Größen von der Ladung ab: je größer die Ladung der Kugeln, umso größer wird der Abstand.
Welcher Zusammenhang besteht zwischen Ladung und Abstand?
Wie muss sich die Ladung der Kugeln ändern, damit sich der Abstand verdoppelt?
d) In einem weiteren Experiment soll die Ladung der einen Kugel halbiert und die der anderen Kugel verdoppelt werden.
Beschreiben Sie, die sich der Abstand der beiden Kugeln verändert und begründen Sie Ihre Entscheidung.
(LK Sachsen-Anhalt)

Aufgabe 1264 (Elektrizitätslehre, Ladungen im elekt. und mag. Feld)
versuch

Ionenstrahlen werden in der Medizin zur Behandlung von Tumoren eingesetzt. In der Abbildung ist ein vereinfachter Aufbau zur Erzeugung eines solchen Ionenstrahls dargestellt.
Aus einer Ionenquelle treten O⁶⁺-Ionen mit der Masse 2,66 · 10^-26 kg mit vernachlässigbarer Anfangsenergie in das homogene Feld eines Plattenkondensators ein. Nach dem Beschleunigen werden die Ionen in ein homogenes Magnetfeld auf einer kreisförmigen Bahn um 90° abgelenkt, treten durch eine Blende und werden weiter beschleunigt. Die Anordnung befindet sich im Vakuum.
a) An dem Kondensator, der die Beschleunigungsphase 1 bewirkt, wird eine Spannung von 125 kV angelegt. Zeichen Sie die Feldlinien im Kondensator ein.
Zeigen Sie, dass die Sauerstoffionen den Kondensator mit der Geschwindigkeit von 3,00·10⁶ m/s verlassen.

b) Erklären Sie, warum die Ionen im Magnetfeld auf eine Kreisbahn gezwungen werden. Zeichen Sie die Richtung des Magnetfeldes in die Zeichnung ein.

c) Ionen, die sich auf einer kreisförmigen Bahn mit dem Radius 3,50 cm bewegen, treten durch die Blende. Berechnen Sie den Betrag der für diese Kreisbahn notwendigen magnetischen Flussdichte des Magnetfeldes.

d) Das Magnetfeld wird durch einen starken Permanentmagneten mit einer Flussdichte von 2,38 T erzeugt. Berechnen Sie die notwendige Stromstärke, um in einer 6,00 m langen luftgefüllten Spule mit 1150 Windungen die gleiche magnetische Feldstärke zu erhalten.
Beurteilen Sie die von Ihnen berechnete Stromstärke hinsichtlich der technischen Realisierbarkeit.

Aufgabe 1268 (Elektrizitätslehre, Ladungen im elekt. und mag. Feld)
versuch

Ein Strahl einfach positiv geladener Lithiumionen (⁶Li⁺/⁷Li⁺-Gemisch) tritt durch die Blende A in ein homogenes Magnetfeld der Flussdichte 15 mT senkrecht zu den Feldlinien ein. Eine zweite Blende B ist so angeordnet, dass ein Teil der Ionen nach einem Viertelkreis mit dem Radius 0,10 m in das Feld eines Plattenkondensators gelangt, an dem die Spannung 16,7 V anliegt. Die ganze Anordnung befindet sich im Vakuum.
(Masse ⁶Li⁺: 6,02u, Masse ⁷Li⁺: 7,02u)
a) Weisen Sie nach, dass nur solche Ionen das Bremsfeld des Plattenkondensators durch die Öffnung C verlassen können, bei beim Eintritt in die Anordnung eine kinetische Energie von mindestens 2,7 ∙ 10^-18 J besitzen.
b) Zeigen Sie, dass die Ionen auf dem Viertelkreis den Impuls 2,4 ∙ 10^-22 Ns besitzen.
c) Berechnen Sie die kinetische Energie der ⁶Li⁺- und der ⁷Li⁺-Ionen auf dem Viertelkreis, und weisen Sie nach, dass nur ⁶Li+-Ionen den Kondensator bei C verlassen können.

Eine weitere Blende D liegt symmetrisch zu A bezüglich der durch B und C bestimmten Geraden.
d) Beschreiben und begründen Sie den weiteren Bewegungsablauf für ⁷Li⁺-Ionen nach dem Eintritt in den Kondensator bei B bis zum Verlassen der Versuchsanordnung bei D (keine Berechnungen!)
(GK Bayern, 1996)

Aufgabe 1274 (Elektrizitätslehre, Schwingkreis)
diagramm

Bei einem ungedämpften elektromagnetischen Schwingkreis mit der Kapazität 10 nF wird der zeitliche Spannungsverlauf am Kondensator mit einem Oszilloskop dargestellt.
Die Abbildung zeigt den Bildschirmausschnitt mit einem 1cm-Raster.
Die Skaleneinteilungen sind dabei wie folgt:
Zeitskala 1 cm ≙ 0,5 µs
Y-Ablenkung 1 cm ≙ 2,0 V
a) Entnehmen Sie der Abbildung die Periodendauer T₀ und berechnen Sie die Eigenfrequenz f₀.
b) Zeigen Sie, dass die Spule im Schwingkreis eine Induktivität von 8,2 µH hat.
c) Entnehmen Sie der Abbildung den Scheitelwert U_m der Kondensatorspannung und berechnen Sie die gesamte Energie, die im Schwingkreis enthalten ist.
d) Berechnen Sie daraus den Scheitelwert I_m der Stromstärke.

Aufgabe 1281 (Elektrizitätslehre, Schwingkreis)
schaltung

(LK Bayern 1999)
Ein geladener Kondensator wird in einem ersten Versuch mit einem ohmschen Widerstand, in einem zweiten Versuch mit einer idealen Spule verbunden: Der Entladevorgang beginnt jeweils zur Zeit t=0s.
a) Skizzieren Sie qualitativ für jeden Versuch das I(t)-Diagramm. Geben Sie jeweils die vorkommenden Energieumwandlungen an.
b) Ermitteln Sie für beide Versuche jeweils die maximale Stromstärke, wenn glit:

Kapazität des Kondensators: 10 µF
Spannung am vollgeladenen Kondensator: 20 V
Widerstand im ersten Versuch: 1,0 kOhm
Induktivität im zweiten Versuch: 100 mH

c) Erklären Sie für beide Versuche, wie man die maximale Ladung Q₀ des Kondensators aus den I(t)-Diagrammen ermitteln kann.

Aufgabe 1286 (Elektrizitätslehre, Hall-Effekt)

Eine 10 µm dicke Kupferfolie wird von einem 10 A starkem Strom durchflossen. Die Folie wird von einem Magnetfeld mit der Flussdichte 0,43 T durchsetzt. Als Folge bildet sich zwischen den Rändern eine Hallspannung mit 22 µV aus.
a) Erklären Sie, warum es zum Entstehen der Hallspannung kommt.
b) Berechnen sie die Elektronendichte n im Kupfer.
c) Berechnen Sie daraus die Anzahl der Elektronen in 1 mol Kupfer und vergleichen Sie diesen Wert mit der Avogadro-Konstante. Interpretieren sie diesen Vergleich. (Das molare Volumen von Kupfer ist formel

)

Aufgabe 1287 (Elektrizitätslehre, Hall-Effekt)

Hall-Effekt
(LK Bayern 1997)
Die Hall-Sonde ist ein wichtiger Sensor zum Ausmessen von Magnetfeldern.
a) Erklären Sie kurz, warum in einem quaderförmigen Silberplättchen zwischen den Anschlüssen 1 und 2 eine Hall-Spannung auftritt.
Geben Sie die Polung der Spannung an.
b) Bei einer Hall-Sonde wird ein Silberplättchen der Dicke d=12µm verwendet. Die Hall-Konstante
formel

von Silber beträgt bei Zimmertemperatur
formel

; dabei bezeichnet n die Ladungsträgerdichte und e die Elementarladung.
In einem Magnetfeld ergibt sich bei einem Sondenstrom von 10 A eine Hall-Spannung von 1,7×10^-5 V-
Berechnen Sie die Flussdichte B.
c) Berechnen Sie, wie viele Elektronen pro Silberatom im Mittel dem „freien Elektronengas“ zugeordnet werden können.
Ein Silberatom hat eine Masse von 107,9 u und Silber hat eine Dichte von 10,5 t/m³.

d) Für eine Hall-Sonde aus dem Halbleiter Germanium mit der Dicke 1,0 mm wurden folgende Messreihen aufgenommen:
für B = 10 mT

I in mA	10	15	20	25
U_H in mV	1,4	2,1	2,9	3,7

für B = 20 mT

I in mA	10	15	20	25
U_H in mV	2,8	4,3	5,7	7,3

für B = 30 mT

I in mA	10	20	30	40
U_H in mV	4,4	8,8	13,1	17,5

Welche Zusammenhänge zwischen Hall-Spannung, Stromstärke und Flussdichte lassen sich damit belegen? Werten Sie die Messreihen entsprechend aus.

e) Berechnen Sie für eine Messung die Hall-Konstante für Germanium.

f) Berechnen Sie unter Verwendungen der Angaben und Ergebnisse aus Aden Aufgaben b) und e) das Verhältnis der Ladungsträgerdichten von Silber und Germanium formel

Aufgabe 1288 (Elektrizitätslehre, Lichtentstehung)
Quantenhafte Emission und Absorption von Energie
(LK Bayern 1998)
Durchstrahlt man Na-Dampf, dessen Atome sich im Grundzustand befinden, mit Glühlicht, so stellt man im Spektrum des durchgehenden Lichtes eine dunkle Linie fest. Die zugehörige Wellenlänge ergibt sich zu 590 nm.
a) Erklären Sie das Zustandekommen dieser dunklen Linie und zeigen Sie, dass die zugehörige Anregungsenergie 2,1 eV beträgt.
b) Die Anregung der Na-Atome, die stets vom Grundzustand aus erfolgt, wird nun durch Beschuss mit Elektronen durchgeführt. Erreicht die maximale kinetische Energie der Elektronen 3,2 eV, treten im dazugehörigen Emissionsspektrum neben der bekannten 590-nm-Linie erstmal weitere Linien auf.
Zeichnen Sie auf der Grundlage der bisherigen Informationen ein Energieniveauschema und berechnen Sie die größte im Emissionsspektrum zu erwartende Wellenlänge.

Aufgabe 1294 (Elektrizitätslehre, Ladungen)
versuch

(LK Sachsen 2021)
Ein Elektron trifft durch eine Öffnung in der positiv geladenen Platte eines Plattenkondensators parallel zu den Feldlinien in das homogene Feld eines auf die Spannung U geladenen Plattenkondensators ein.
Hinweis: Vereinfacht wird angenommen, dass das Feld ausschließlich im Innenraum des Kondensators existiert.
Die zweite Abbildung zeigt das x(t)-Diagramm für die Bewegung des Elektrons.

a) Weisen Sie nach, dass die Geschwindigkeit, mit der das Elektron in das Feld eintritt, 2,0 × 10⁶ m/s beträgt.
b) Zum Zeitpunkt t erreicht das Elektron seinen maximalen Abstand zur positiven Platte s_max. Geben Sie t und s_max an.
c) Berechnen Sie den Betrag der Spannung, auf die der Kondensator geladen ist.

Aufgabe 1297 (Elektrizitätslehre, Ladungen im elekt. und mag. Feld)
versuch

(LK Bayern 1997)
Elektronen im elektrischen und magnetischen Feld
Elektronen aus einer Elektronenquelle mit einstellbarer Beschleunigungsspannung treten als feiner Strahl in das elektrische Querfeld eines Plattenkondensators der Breite 4,00 cm und der Länge 15,0 cm. Die Elektronen sollen dabei nach oben abgelenkt werden und am Ende auf den Schirm treffen.
a) Welche Form hat die Elektronenbahn innerhalb des Feldes, und wie muss die an den Platten liegende Spannung gepolt sein?
Zunächst sollen nur Elektronen betrachtet werden, deren kinetische Energie beim Eintritt in das Feld 640 eV beträgt.
b) Zeigen Sie, dass diese Elektronen zum Durchfliegen des Kondensators 10 ns benötigen.
c) Diese Elektronen sollen im Abstand von 1,60 cm über der Mitte des Leuchtschirms auftreffen. Welche Spannung muss dazu an die Platten gelegt werden?

Die Spannung am Kondensator wird nun auf 1,50 kV eingestellt; zusätzlich wird im Bereich des elektrischen Feldes ein magnetisches Feld so angelegt, dass die Elektronen der kinetischen Energie 640 eV unabgelenkt weiterfliegen und auf die Mitte des Schirms treffen.

d) Wie muss das Magnetfeld gerichtet sein und welchen Betrag muss die Flussdichte haben?
e) Erklären Sie, wo Elektronen mit einer geringfügig höheren kinetischen Energie auftreffen?

Aufgabe 1298 (Elektrizitätslehre, Induktionsvorgänge)
versuch

(LK Bayern 1996)

Mit Hilfe eines Wagens auf einer schiefen Ebene mit dem Neigungswinkel a=10° wird eine rechteckige Spule durch ein scharf begrenztes homogenes Magnetfeld der Flussdichte B=160 mT bewegt. Die Feldlinien verlaufen senkrecht zur Zeicheneben.
Die Masse des Wagens samt Spule beträgt 200 g. Die Spule hat 600 Windungen und einen ohmschen Widerstand von 3,0 W. Die Höhe der Spule beträgt h=5,0 cm; die Spulenachse liegt parallel zum Magnetfeld. Jegliche Reibung ist zu vernachlässigen.
a) Durch das Anlegen einer geeigneten Spannung zwischen den Spulenenden ist es möglich, den Wagen in der Ausgangsstellung zu halten. Zeigen Sie, dass zum Halten des Wagens 0,21 V ausreichen und geben Sie die Polung der Spannung an.

b) Nun werden die Spulenenden kurzgeschlossen. Die Spule soll ohne Anfangsgeschwindigkeit in das Magnetfeld eintauchen.
Solange sich die Spule noch nicht vollständig im Magnetfeld befindet, ist die Beschleunigung nicht konstant. Begründen Sie mit Hilfe entsprechender Formeln diese Aussage.

c) Wenn sich die Spule in das Magnetfeld hineinfährt, stellt sich irgendwann eine konstante Geschwindigkeit ein. Berechnen Sie diese Geschwindigkeit.

d) Die Spule wird nun wieder in ihre Ausgangslage zurückgebracht. An der Spule liegt keine äußere Spannung an. Die Spulenenden sind außerdem nicht mehr miteinander verbunden. Zur Zeit t=0s beginnt die Spule ohne Anfangsgeschwindigkeit in das Magnetfeld einzutauchen.
Zeigen Sie, dass die induzierte Spannung proportional zur gefahrenen Zeit erhöht.

Aufgabe 1300 (Elektrizitätslehre, Trafo)
In einem Elektrizitätswerk wird die vom Generator erzeugte Spannung von 500V auf 50,0kV hochtransformiert und an eine Fernleitung gelegt, die das Kraftwerk mit einer entfernten Stadt verbindet. Hin- und Rückleitung haben zusammen den elektrischen Widerstand von 50Ω, die vom Generator abgegebene Leistung beträgt 10MW.
a) Berechnen Sie, wie viele Windungen die Sekundärwicklung des Transformators im Idealfall haben muss, wenn die Primärwicklung 100 Windungen hat.
b) Berechnen Sie die Entfernung des Kraftwerks zur Stadt, wenn der Leitungsquerschnitt die Fläche 1,0cm² hat und die Kabel aus Kupfer sind.
c) Zeigen Sie, dass in der Fernleitung 20% der vom Generator abgegebenen Leistung in Wärme umgewandelt wird.

Aufgabe 1301 (Elektrizitätslehre, Schwingkreis)
Eine Spule mit der Induktivität 50 mH bildet mit einem Kondensator einen Schwingreis. Der ohmsche Widerstand der Schaltung ist 4 Ohm groß.
a) Die Eigenfrequenz des Schwingkreises beträgt 5,0 kHz. Berechnen Sie die Kapazität des Kondensators.
b) Zum Zeitpunkt 0s ist der Kondensator maximal aufgeladen. Zeigen Sie, dass im Kondensator 33 µs später noch 25% seiner Anfangsenergie gespeichert sind?
c) Der Schwingkreiskondensator wird von außen mit einer variablen Erregerfrequenz angeregt; dabei soll die Abhängigkeit der Stromstärke im Schwingkreis von der Erregerfrequenz untersucht werden.
Skizzieren Sie eine geeignete Schaltung und stellen Sie das Ergebnis grafisch dar. Die Spannungsquelle liefert eine konstante Wechselspannung.

Aufgabe 1303 (Elektrizitätslehre, Ladungen im elekt. und mag. Feld)
versuch

In einem Plattenkondensator mit 10 cm Plattenabstand befindet sich bei Q eine Protonenquelle. Die Austrittsgeschwindigkeit der Protonen ist so klein, dass sie nicht berücksichtigt werden muss.
Die ganze Anordnung befindet sich im Vakuum. Die Protonen spüren im homogenen elektrischen Feld des Kondensators eine Kraft von 8,0 ·10^-15 N.
a) Berechnen Sie die Spannung zwischen den Platten des Kondensators.
b) Zeigen Sie, dass die Protonen durch die kleine Öffnung bei L mit einer Geschwindigkeit von 9,8 ·10⁵ m/s fliegen.
c) Berechnen Sie die Flugzeit der Protonen zwischen Q und L.

Die Protonen gelangen durch das Loch bei L in das homogene magnetische Feld der Flussdichte 0,50 T, das an die rechte Kondensatorplatte unmittelbar anschließt und dessen Feldlinien senkrecht zur bisherigen Flugrichtung der Protonen stehen.

d) Berechnen Sie den Radius der Kreisbahn, auf der sich die Protonen nun bewegen. Erklären Sie, warum sich die kinetische Energie der Protonen im Magnetfeld nicht ändert.

Aufgabe 1306 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)
(LK Baden-Württemberg 2000)
Ein ungeladener Kondensator der Kapazität C wird nach dem Schleißen eines Schalters zum Zeitpunkt t=0 s über den ohmschen Widerstand R = 500 Ω aufgeladen. Für den Aufladestrom in Abhängigkeit von der Zeit t ergeben sich die folgenden Messwerte:

t in s	0	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0	10,0
I in mA	200	148	110	81	60	45	33	25	18	13	10

Stellen Sie die Messwerte in einem I(t)-Diagramm dar.
Bestimmen Sie die Spannung U₀ der Quelle, mit der der Kondensator aufgeladen wurde.
Berechnen Sie für den Zeitpunkt t₁ = 2,0 s mit Hilfe der Messwerttabelle die am Kondensator anliegende Spannung U_C(t₁).
Bestimmen Sie mit einer grafischen Methode näherungsweise aus dem I(t)-Diagramm die bis zum Zeitpunkt t₁ = 2,0 s geflossene Ladung Q₁ und damit die Kapazität des Kondensators.

Aufgabe 1307 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)
(LK Baden-Württemberg 2000)

In einem Versuch werden verschiedene Plattenkondensatoren mit der Spannung U=25 v aufgeladen. Die Kondensatoren bestehen jeweils aus quadratischen Platten, die durch kleine Distanzscheiben aus Kunststoffgetrennt sind. Für verschiedene Kantenlängen a und Plattenabstände d wurden jeweils die Kondensatorladungen gemessen.

d = 1,0 mm

a in cm	20,0	28,3	40,0
Q in nC	9,1	18,1	36,6

a = 40 cm

d in mm	1,0	2,0	3,0
Q in nC	36,3	18,1	12,1

Zeigen Sie anhand der Messergebnisse, dass für die Kapazität dieser Plattenkondensatoren der Zusammenhang

gilt.
Bestimmen Sie mithilfe einer der beiden Messreihen die elektrische Feldkonstante.
In welcher Weise könnten die Distanzplättchen das Messergebnis für die elektrische Feldkonstante verfälschen?

Aufgabe 1308 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)
(LK Baden-Württemberg 2000)
Ein luftgefüllter Kondensator mit quadratischen Platten der Kantenlänge a=40 cm und dem Plattenabstand d=2,0 mm wird zunächst an eine Spannungsquellemit der Spannung U=25 V angeschlossen. Dann wird der geladene Kondensator von der Spannungsquelle getrennt und mit einem ungeladenen Kondensator von der Spannungsquelle getrennt und mit einem ungeladenen Plattenkondensator der Kapazität C2=200 pF verbunden.

Welche Spannung U* stellt sich zwischen den Kondensatorplatten ein?
Berechnen Sie die Abnahme der elektrischen Feldenergie beim Verbinden der Kondensatoren.

Aufgabe 1313 (Elektrizitätslehre, Widerstände im Wechselstromkreis)
schaltung

Eine Spule mit der Eigeninduktivität L und dem Gleichstromwiderstand R₀ liegt mit einem ohmschen Widerstand R₁ von 30,0 Ohm in Reihe. Der ohmsche Widerstand des Strommessers wird vernachlässigt.
a) Zunächst wird einen Gleichspannung U_G von 12,0 V angelegt. Dabei ist die Stromstärke konstant 286 mA.
Anschließend legt man eine sinusförmige Wechselspannung mit dem Effektivwert von 12,0 V und der Frequenz von 85,0 Hz an. Am Strommesser kann man nun 261 mA. ablesen.
Berechnen Sie den Wechselstromwiderstand der Schaltung. Zeigen Sie, dass der Gleichstromwiderstand der Spule 12 Ohm und die Eigeninduktivität 35 mH beträgt.
b) Die Frequenz der Spannungsquelle wird nun bei unveränderter Spannung auf 200 Hz erhöht. Berechnen Sie die jetzt angezeigte Stromstärke sowie Effektivwerte der Spannungen über der realen Spule und dem ohmschen Widerstand R₁.
c) Für welche Frequenzen ist die Teilspannung über der realen Spule größer als die Spannung über dem ohmschen Widerstand?
d) Gegen welche Werte streben die eben berechneten Teilspannungen für sehr kleine und sehr große Frequenzen.
Begründen Sie Ihre Aussagen.

Aufgabe 1319 (Elektrizitätslehre, Induktionsvorgänge)
versuch

(Baden-Württemberg 2009)
In einer Versuchsanordnung befindet sich ein begrenztes homogenes Magnetfeld der Flussdichte 0,50 T, das senkrecht in die Zeichenebene hinein gerichtet ist. Ein quadratischer Drahtrahmen mit der Seitenlänge 8,0 cm wird mit der konstanten Geschwindigkeit von 0,16 m×s^-1 senkrecht zu den Feldlinien durch das Magnetfeld bewegt.
Zum Zeitpunkt 0 ist der rechte Rand des Rahmens 8,0 cm vom Magnetfeld entfernt.
a) Zwischen den Anschlüssen des Drahtrahmens wird zunächst ein hochohmiges Spannungsmessgerät angeschlossen.
Eines der angegebenen Diagramme gibt den Spannungsverlauf korrekt wieder.
Für welches Diagramm ist dies der Fall?
Begründen Sie Ihre Auswahl.

b) Nun wird das Spannungsmessgerät durch einen Strommesser ersetzt. Der Widerstand des gesamten Stromkreises beträgt 5,0 Ihm.
Zeichnen Sie ein I(t)-Diagramm.

c) Damit die Bewegung des Drahtrahmens gleichförmig verläuft, ist zeitweise eine Kraft notwendig.
Zeichen Sie das F(t)-Diagramm.

Aufgabe 1320 (Elektrizitätslehre, Schwingkreis)
(GK Bayern 2000)
Ein Kondensator mit der Kapazität C und eine Spule mit der Induktivität L bilden einen elektromagnetischen Schwingkreis, der ungedämpft mit der Eigenfrequenz f0 schwingt. Die Kapazität des Kondensators beträgt 22 nF. Bei der Spule handelt es sich um eine lang gestreckte Spule mit der Querschnittsfläche 31 cm², der Länge 30 cm und 20 000 Windungen.
a) Zeigen Sie, dass die Spule eine Induktivität von 5,2 H hat.
b) Untersuchen Sie, ob sich mit den gegebenen Bauteilen ein Schwingkreis aufbauen lässt, dessen Eigenfrequenz höchstens um 10% von 500 Hz abweichen soll.
c) Berechnen Sie den Maximalwert der Stromstärke in diesem Schwingreis, wenn der Maximalwert der Spannung 3,8 V beträgt.

Aufgabe 1343 (Elektrizitätslehre, Ladungen im elekt. und mag. Feld)
a) Ein Ion hat die Masse 3,65·10^-26 kg und ist einfach positiv geladen.
Es wird in einem homogenen elektrischen Feld aus der Ruhe heraus parallel zu den elektrischen Feldlinien auf die Geschwindigkeit 2,10×10⁵ m×s^-1 beschleunigt.
Berechnen Sie die dafür notwendige Beschleunigungsspannung.
versuch

b) Ionen gleicher Ladung und verschiedener Masse treten mit der Geschwindigkeit 2,10·10⁵ m×s^-1senkrecht zu den Feldlinien in ein zeitlich konstantes und homogenes Magnetfeld ein. Innerhalb des Feldes bewegen sich die Ionen auf Kreisbögen unterschiedlicher Radien. Die Auftrefforte werden durch einen Detektor bestimmt. Die Abbildung zeigt das Prinzip der Anordnung.

Ein einfach geladenes Ion der Masse 3,65·10^-26 kg tritt in das Magnetfeld ein. Der Radius der Kreisbahn beträgt 0,12 m.
Begründen Sie, dass eine Kreisbahn entsteht und berechnen Sie die Flussdichte des Magnetfeldes.
c) Ein Ion größerer Masse durchläuft eine Kreisbahn mit anderem Radius. Entscheiden Sie, ob dieser größer oder kleiner ist. Begründen Sie Ihre Entscheidung.

d) Um eine einheitliche Geschwindigkeit für alle Ionen zu erreichen, durchlaufen die Ionen gleichzeitig ein Magnetfeld der magnetischen Flussdichte 0,60 T und ein von einem geladenen Plattenkondensator erzeugtes homogenes elektrisches Feld.
Berechnen Sie die elektrische Feldstärke, damit der Betrag der elektrischen Kraft auf ein Ion genau so groß ist, wie der Betrag der im Magnetfeld auf dieses Ion wirkenden Lorentzkraft.
(GK Sachsen 2018)

Aufgabe 1352 (Elektrizitätslehre, Ladungen)
In einem Versuch werden Ladungsträger der Ladung Q = 1,6∙10^-19 C in einem homogenen elektrischen Feld mit der Spannung U aus der Ruhe beschleunigt und ihre dadurch erreichte Geschwindigkeit ermittelt. Dabei ergab sich folgende Messreihe:

U in V	0	25	50	100	150	200
v in 10⁵ m·s^-1	0	0,69	0,98	1,38	1,69	1,96

a) Zeichnen Sie das v-U-Diagramm und weisen Sie rechnerisch nach, dass formel

gilt. Geben Sie den Proportionalitätsfaktor mit entsprechender Einheit an.
b) Leiten Sie aus dem Energieerhaltungssatz eine Formel zur Berechnung des Proportionalitätsfaktors bei bekannter Masse her.
c) Ermitteln Sie aus der Messreihe die Masse des Ladungsträgers und führen Sie einen Einheitennachweis durch. Treffen Sie eine begründete Aussage, um welche Ladungsträger es sich handelt.
(Berufliches Gymnasium Sachsen, GK 2017)

Aufgabe 1368 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)
Ein Plattenkondensator wird aufgeladen und dann von der Spannungsquelle getrennt. Wie ändern sich die Feldstärke im Innern des Kondensators und die Spannung zwischen den Platten, wenn der Plattenabstand
a) halbiert
b) verdoppelt
c) auf 10% verringert
d) um 30% vergrößert
wird?

Aufgabe 1370 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)
In der Mitte zwischen zwei kreisförmigen Kondensatorplatten mit dem Radius 12,0 cm hängt an einem nichtleitenden Faden der Länge 1,80 m ein Kügelchen der Masse 0,47g. Das Kügelchen ist zunächst ungeladen. Der Plattenabstand beträgt 4,00 cm.
a) Zeigen Sie, dass der Kondensator in Luft eine Kapazität von C₀ = 10 pF hat.
b) Auf das Kügelchen bringt man eine Ladung q. Der Kondensator wird an eine Hochspannungsquelle mit der Spannung U = 1,2 kV angeschlossen. Dabei entfernt sich das Kügelchen um x₀ = 1,00 cm in horizontaler Richtung aus der Gleichgewichtslage.
Wie groß ist die Ladung des Kügelchens? (Von der Masse des Fadens, der Ausdehnung des Kügelchens und von Influenzladungen ist abzusehen.)
c) Die Spannungsquelle wird jetzt vom Kondensator abgetrennt. Danach verdoppelt man den Abstand der Kondensatorplatten.
Zeigen Sie ohne eine Berechnung mit Zahlen, dass sich die Auslenkung des Kügelchens nicht ändert.

Aufgabe 1371 (Elektrizitätslehre, Kondensatoren)
schaltung

Ein Kondensator der Kapazität C wird nach dem Schließen des Schalters zum Zeitpunkt t = 0 s über einen 100-Ohm-Widerstand aufgeladen. Das zugehörige I(t)-Diagramm ist in der Abbildung zu sehen.
a) Bestimmen Sie die Spannung der Spannungsquelle.
b) Lesen Sie aus dem Diagramm die Zeit t₁ ab, für die die Stromstärke auf den halben Anfangswert gefallen ist.
c) Bestimmen Sie die Spannung, die zu diesem Zeitpunkt am Kondensator anliegt.
d) Ersetzen Sie im Diagramm die Kurve vom Beginn bis zum Zeitpunkt t1 durch eine zugehörige Sehne und bestimmen Sie damit näherungsweise die in diesem Zeitintervall geflossene Ladung und die Kapazität des Kondensators.