Schriftliche Abschlussprüfung Physik 1991/92

Aufgabe 7: Gleichstromkreis (Wahlaufgabe)

7.1.    Bei einer elektrischen Heizplatte, die zwei Heizdrähte enthält, sind drei Betriebsstufen möglich:
Stufe 1:   Reihenschaltung der beiden Heizdrähte;
Stufe 2:   Einschaltung nur eines Heizdrahtes;
Stufe 3:   Parallelschaltung der beiden Heizdrähte.

7.1.1.Zeichnen Sie für jede Schaltstufe einen Schaltplan!

7.1.2. Der elektrische Widerstand jedes Heizdrahtes beträgt 80 Ohm .
Berechnen Sie den Gesamtwiderstand für die Stufe 1 und den Gesamtwiderstand für die Stufe 3!

7.1.3. Berechnen Sie die elektrische Leistung der Heizplatte bei Stufe 2!
Die Betriebsspannung beträgt 220 V.
Geben Sie für Stufe 1 und für Stufe 3 an, ob sich die elektrische Leistung gegenüber der Stufe 2 vergrößert oder
Begründen Sie!

7.1.4. Bei Stufe 2 ist die Heizplatte 40 Minuten lang in Betrieb. Berechnen Sie die vom elektrischen Strom verrichtete Arbeit!

7.1.5. Geben Sie für das Erwärmen einer Speise auf der elektrischen Heizplatte die Energieumwandlung und die hauptsächlich auftretende Form der Wärmeübertragung an!

7.2.    Wie verändert sich der elektrische Widerstand einer Kupferleitung, wenn statt eines Drahtes von 2 mm² Querschnitt ein Draht von 6 mm² Querschnitt gleicher Länge verwendet wird? Begründen Sie Ihr Ergebnis!<

7.3.    Ein elektrisches Gerät mit einer Betriebsspannung von 24 V wird irrtümlicherweise an eine Spannungsquelle von 220 V angeschlossen. Wie wirkt sich dieser Irrtum aus? Begründen Sie Ihre Aussage!

Lösung Aufgabe 7 Gleichstromkreis (Wahlaufgabe)
(Bitte beachten Sie den Hinweis am Ende der Seite)

7.1.1
.   

7.1.2 Geg.: R = 80 Ohm

Lösung:

7.1.3 Geg.: U = 220 V
R = 80 Ohm

ges.: P

Lösung:


Die elektrische Leistung bei Stufe 2 beträgt 605 W.

Bei Stufe 1 ist der Widerstand größer, daher verringert sich die Leistung. Bei Stufe 3 ist der Widerstand kleiner, dadurch ist die elektrische Leistung größer.

7.1.4. Geg.: t = 40 min = 2400 s
ges.: W

Lösung:



Die vom elektrischen Strom verrichtete Arbeit beträgt 0,403 kWh.

7.1.5 Elektrische Energie wird in thermische Energie umgewandelt. Die hauptsächliche Form der Wärmeübertragung ist die Wärmeleitung.

7.2.   Wenn der Querschnitt sich verdreifacht, beträgt der Widerstand nur noch ein Drittel des Ausgangswertes. Begründung:< Aus dem Widerstandsgesetz folgt, dass die Querschnittsfläche umgekehrt proportional zum Widerstand ist. Da Material und Länge des Drahtes gleich bleiben, ergibt sich das obige Resultat.

7.3.   Das Gerät wird voraussichtlich "durchbrennen" und die Sicherung der Spannungsquelle wird ansprechen. Wenn das für 24 V bestimmte Gerät an 220 V angeschlossen wird, wird auch die Stromstärke, welche durch das Gerät fließt, zehnmal so groß sein (Ohmsches Gesetz: U~I),die Sicherung wird ansprechen und das Gerät voraussichtlich "durchbrennen".

Die vorliegenden Lösungen sind Musterlösungen von , Georg-Schumann-Schulein Leipzig, und keine offiziellen Lösungen des Sächsischen Staatsministeriums für Kultus. Der Autor garantiert nicht für die Vollständigkeit und Richtigkeit der vorliegenden Lösungen. In Klammern stehende und kleiner gedruckte Lösungen betrachtet der Autor auch als möglich bzw. sind als Kommentar gedacht. Wir freuen uns über jeden Hinweis zur Verbesserung dieser Musterlösungen. Bitte senden Sie eine Email an: physikms@marvin.sn.schule.de, Betreff: Prüfung 1992

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