1. Aufgabe (EDCx0001) *
Ein Draht mit Durchmesser 0,02 m enthält 1028 freie Elektronen pro m3. Für einen Elektronenstrom von 100 A beträgt die Driftgeschwindigkeit der freien Elektronen im Draht ungefähr:
0,6 . 10-29 m/s
1 . 10-19 m/s
5 . 10-10 m/s
2 . 10-4 m/s
8 . 103 m/s
Lösung 1. Aufgabe (EDCx0001)
2 . 10-4 m/s
2. Aufgabe (EDCx0002) *
Kreuzen Sie nachfolgend alle korrekten Aussagen an, die für die elektrische Leitfähigkeit einer reinen Kupferprobe und einer reinen Siliciumprobe jeweils bei Raumtemperatur zutreffen.
Die Leitfähigkeit der Kupferprobe ist um Größenordnungen höher als die der Siliciumprobe.
Wird die Temperatur der Kupferprobe erhöht, so sinkt deren Leitfähigkeit.
Wird die Temperatur der Siliciumprobe erhöht, so steigt deren Leitfähigkeit.
Die Zugabe von Fremdatomen in die Kupferprobe senkt die Leitfähigkeit.
Die Zugabe von Fremdatomen in die Siliciumprobe senkt immer die Leitfähigkeit.
Lösung 2. Aufgabe (EDCx0002)
Nur der letzte Punkt ist falsch.
3. Aufgabe (EDCx0003) *
Ein Akku soll über ein Netzteil geladen werden. Das Netzgerät hat eine Ausgangsspannung von 120 V bei einem Ausgangsstrom von 10 A. Der Akku hat eine EMK von 100 V und einen Innenwiderstand von 1,0 Ω. Welcher Widerstand muß zugeschaltet werden, um die Batterie mit einem Ladestrom von 10 A aufzuladen:
0.1 Ω
0.5 Ω
1.0 Ω
5.0 Ω
10.0 Ω
Lösung 3. Aufgabe (EDCx0003)
1,0 Ω
da: UN = UEMK + 10A * R
4. Aufgabe (EDCx0004) *
Ein dünnes quadratisches Blechstück aus einem homogenen Material werde als Widerstand benutzt, wobei zwei gegenüberliegende Kanten als Zuleitung dienen. Wie ändert sich der Widerstand, wenn die Kantenlängen des Quadrats verdoppelt werden?
Lösung 4. Aufgabe (EDCx0004)
Da sich sowohl Länge als auch Querschnitt des Widerstandes verdoppeln, bleibt der Widerstand erhalten.
5. Aufgabe (EDCx0005) *
Mit einem Vorwiderstand RV wurde der Meßbereich eines Gleichstromvoltmeters mit dem Innenwiderstand Ri auf das n-fache vergrößert. Es gilt: Das Verhältnis $ \frac{R_V}{R_i} $ ist:
n
(n-1)
$ \frac{1}{n} $
$ \frac{1}{n-1} $
.....
Lösung 5. Aufgabe ((EDCx0005)
(n - 1)
6. Aufgabe (EDCx0006) *
In dem gezeigten Stromkreis sind die Widerstände in Ohm angegeben. Die Batterie wird als ideale Spannungsquelle mit 3V Spannung betrachtet.
Der Widerstand mit dem höchsten Leistungsumsatz ist :
R1
R2
R3
R4
R5
Die Spannung die am Widerstand R4 abfällt beträgt:
0,4 V
0,6 V
1,2 V
1,5 V
3,0 V
Lösung 6. Aufgabe (EDCx0006)
R1
0,4 V
7. Aufgabe (EDCx0007) **
Eine geschlossene, kreisförmige Schleife aus Widerstandsdraht ist entsprechend der Abbildung am Punkt B an einen Kupferdraht angelötet. Durch Drehen des Schleifers S kann der Widerstand zwischen B und S variiert werden. Ermittlen Sie den graphischen Verlauf des Gesamtwiderstandes R in Abhängigkeit vom Drehwinkel. Tragen Sie für die vorgegebenen Schleiferstellungen 1 bis 8 den Widerstand in relativen Einheiten R / Rmax über der Schleiferstellung auf.
Lösung 7. Aufgabe (EDCx0007)
8. Aufgabe (EDCx0008) *
Welchen Einfluss haben Kristallperfektion und Temperatur auf den elektrischen Widerstand von metallischen Leitern?
Was versteht man unter dem Restwiderstand und wodurch wird er verursacht?
Lösung 8. Aufgabe (EDCx0008)
Kristallbaufehler und höhere Temperatur ergeben einen größeren elektrische Widerstand.
Der Restwiderstand bei tiefen Temperaturen ist der durch Kristallbaufehler verursachte Anteil.
9. Aufgabe (EDCx0009) **
Welche Grundtatsache für die Wärmeleitung in Metallen ergibt sich aus dem Wiedemann-Franzschen Gesetz?
Lösung 9. Aufgabe (EDCx0009)
In Metallen tragen die Elektronen auch wesentlich zur Wärmeleitung bei.
10. Aufgabe (EDCx0010) *
Wie groß ist die Dichte freier Elektronen in Gold (Dichte 19,3 . 103 kg m-3 , Ar = 196,97), wenn pro Atom ein Elektron zur Verfügung steht? (NA = 6022 . 1023 kmol-1)
Lösung 10. Aufgabe (EDCx0010)
$ n=\frac{N_{A\ }\rho}{m_{mo l}}=5,9\cdot{10}^{28}m^3 $
11. Aufgabe (EDCx0011) *
Mit einem Shunt RS (Nebenschlusswiderstand) wurde der Messbereich eines Gleichstromamperemeters mit dem Innenwiderstand Ri auf das n-fache vergrößert. Es gilt: Das Verhältnis $ \frac{R_S}{R_i} $ ist:
$ \frac{1}{n} $
(n-1)
.............
$ \frac{1}{n-1} $
n
Lösung 11. Aufgabe (EDCx0011)
1 / (n - 1)
12. Aufgabe (EDCx0012) **
Wieso benötigt man für den Betrieb einer Kohlebogenlampe einen Vorwiderstand?
Lösung 12. Aufgabe (EDCx0012)
Der U-I-Zusammenhang für den Kohlebogen hat eine fallende Charakteristik (Aystonsche Formel: U = a/I + b).
Mit wachsendem Strom werden Plasma und Kohlen heißer, die Erzeugung von Ladungsträgern wird leichter und die benötigte Spannung nimmt ab.
Bei konstanter Spannung "geht die Entladung durch", d. h. der Strom würde immer mehr ansteigen, wenn der Kohlebogen einmal gezündet ist.
Dies verhindert ein entsprechender Vorwiderstand, weil an dem Widerstand um so mehr Spannung abfällt je größer der Stromfluß ist.
13. Aufgabe (EDCx0013) *
Welche Spannung darf an einem Widerstand R = 50,0 kΩ mit einer maximalen Belastbarkeit von P = 1,00 W höchstens angelegt werden?
Lösung 13. Aufgabe (EDCx0013)
$ P=\frac{U^2}{R} $
$ \Rightarrow $
$U=\sqrt{P\cdot R} $
$U=\sqrt{5,00W\cdot1,00\cdot{10}^4\Omega} $
$U=224V $
14. Aufgabe (EDCx0014) **
Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Strom I und der mittleren Driftgeschwindigkeit vD der Elektronen bei einem metallischen Leiter mit dem Querschnitt A ?
Lösung 14. Aufgabe (EDCx0014)
Der Strom I ist gleich der in der Zeit dt durch die Fläche A hindurchtretenden Ladung
dividiert durch die Zeit dt. Diese Ladung befindet sich in einem Volumen V = A vD dt.
Es gilt also:
$ I=\frac{n_e\cdot e\cdot v_D\cdot dt\cdot A}{dt} $
$ I=n_e\cdot e\cdot v_D\cdot A $
15. Aufgabe (EDCx0015) ) **
Eine Diode mit der unten gezeichneten Kennlinie wird in Serie mit einem Widerstand von 20Ω an eine Spannung von 1V geschaltet.
Bestimmen Sie den Strom durch die Diode!
I =
Lösung 15. Aufgabe (EDCx0015)
U = 0,58 V;
I = 0,021 A
16. Aufgabe (EDCx0016) *
Ist der Widerstand einer 20W-Lampe für 230 V größer oder kleiner als der einer 10W-Lampe ebenfalls für 230 V? (Mit Begründung !)
Lösung 16. Aufgabe (EDCx0016)
Der Widerstand ist kleiner
da: $ P=\frac{U^2}{R} $