Elektrischer Strom in Metallen
1.Beim Starten der elektrischen Zahnradbahn wird ein Strom von 500A aus der Leitung entnommen. Bestimme die gesamte von freien Elektronen in 1 Minute übertragene elektrische Ladung. Wie viele Elektronen sind durch den Leiter geflossen? e = 1.602·10-19C.
Lösung:
Analyse:
I = 500A, t = 60s, e = 1.602·10-19C Q = ?, n = ?
Die gesamte von den Elektronen übertragene elektrische Ladung beträgt Q = 3·104C. 1.87·1023 Elektronen sind durch den Leiter geflossen.
2.Das Kupfertelegrafenkabel (ρ = 0.017·10-6Ω·m) zwischen Snina und Humenné hatte einen Querschnitt von 8mm2 und einen Widerstand von 46.75Ω. Wie lang war es?
Lösung:
Analyse:
S = 8·10-6m2, R = 46.75 Ω, ρ = 0.017·10-6Ω·m, l = ?
Das Kabel war 22 km lang.
3.Ein Nickeldraht (ρ1 = 0.4·10-6Ω·m) hat eine Länge von l1 = 1.25m. Welche Länge sollte ein Konstantandraht (ρ2 = 0.5·10-6Ω·m) mit demselben Querschnitt und demselben ohmschen Widerstand haben?
Lösung:
Analyse:
l1 = 1.25m, ρ1 = 0.4·10-6Ω·m, ρ2 = 0.5·10-6Ω·m, l2 = ?
Die Länge des Konstantandrahtes wäre l2 = 1m.
4.Ein Platin-Widerstandsthermometer (α = 3.9·10-3K-1) hat bei 20°C einen Widerstand von 500Ω. Der Widerstand des Thermometers in einem erhitzten Ofen beträgt 2500Ω. Wie hoch ist die Temperatur des Ofens?
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.
5.Ein Kupferdraht (ρ1 = 0.02·10-6Ω·m) mit einem Durchmesser d1 = 4mm soll durch einen Aluminiumdraht (ρ2 = 0.03·10-6Ω·m) gleicher Länge ersetzt werden. Wie dick muss der Aluminiumdraht sein, damit der Widerstand unverändert bleibt?
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.
6.Zwei Widerstände R1, R2 in Reihe haben einen Gesamtwiderstand von 5 Ω und parallel 1.2 Ω. Wie groß sind die Widerstände der einzelnen Widerstände?
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.
7.Ein Widerstand mit R = 3.8 Ω ist an eine Spannungsquelle mit Ue = 12V angeschlossen. Der Strom durch den Stromkreis beträgt I = 3A. Bestimme den Innenwiderstand, die Klemmenspannung und den maximalen Strom.
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.
8.Eine EMK-Quelle von 15V mit einem Innenwiderstand von 5 Ω ist an einen Widerstand von 10 Ω angeschlossen. Ein Kondensator mit einer Kapazität von 1μF ist parallel zu den Klemmen der Quelle geschaltet. Bestimme die Ladung des Kondensators.
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.
9.Eine Quelle mit elektromotorischer Spannung 15 V und Innenwiderstand 5 Ώ ist an einen Widerstand mit dem Widerstand 10 Ώ angeschlossen. Ein Kondensator mit der Kapazität 1μ F ist parallel zu den Klemmen der Spannungsquelle angeschlossen. Bestimme die Ladung des Kondensators!
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.
10.Überprüfe dein Wissen mit einem kurzen Test!
1.) Die konventionelle Richtung des elektrischen Stromes in Metallen ist die Bewegungsrichtung von
a.) Teilchen mit positiver elektrischer Ladung
b.) Teilchen mit negativer elektrischer Ladung
c.) Teilchen ohne Ladung
A.) a,b,c B.) a C.) b, c
2.) Für Q, I, t gilt:
A.)
B.)
C.)
3.) Durch einen Leiter floss ein elektrischer Strom I = 30 mA und transportierte eine Ladung Q = 162 C. Wie lange floss der Strom durch den Leiter?
A.) 1 Stunde
B.) 1,5 Stunden
C.) 2 Stunden
4.) Für V, A, Ω gilt:
A.)
B.)
C.)
5.) Bei einer Spannung von 2,5 V fließt durch einen Widerstand ein Strom von 50 mA. Wie groß ist die Spannung an diesem Widerstand, wenn ein Strom von 1,2 A durch ihn fließt?
A.) 40 V
B.) 50 V
C.) 60 V
6.) Für den Gesamtwiderstand zweier parallel geschalteter Widerstände R₁ und R₂ gilt:
A.)
B.)
C.)
7.) Für die elektromotorische Spannung und die Klemmenspannung gilt:
A.)
B.)
C.)
11.Ein gerader Leiter der Länge d und des elektrischen Widerstands R wird von einem konstanten Strom I durchflossen. Berechne die Größe der elektrischen Feldstärke in diesem Leiter, wenn:
12.Der Glühfaden einer Wolframlampe führt bei einer Temperatur von 280C einen Strom von 300 mA bei einer Spannung von 10 V. Bestimme die Temperatur des Glühfadens der leuchtenden Lampe, wenn der Fadenstrom 0,5 A beträgt und die Spannung an den Enden des Fadens 220 V ist.
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.13. Ein Leiter mit dem Widerstand 15 Ohm wird in 2 Minuten von einer elektrischen Ladung von 30 C durchflossen.
- a.) Wie viele Elektronen sind durch den Leiter geflossen
- b.) Wie groß war der Strom durch den Leiter
- c.) Wie groß war die Spannung an den Enden des Leiters
14.Die Entfernung eines Kraftwerks von der Stadt, die es mit elektrischer Energie versorgt, beträgt 900 km. Nach welcher Zeit nach dem Einschalten des Stroms im Kraftwerk werden die elektrischen Geräte in der Stadt zu arbeiten beginnen? Die Geschwindigkeit, mit der sich das elektrische Feld im Leiter ausbreitet, ist v = c.
15.Ein Kupferdraht mit dem Durchmesser d1 = 2 mm soll durch einen Aluminiumdraht ersetzt werden, der die gleiche Länge und den gleichen Widerstand hat. Wie groß muss der Radius des Aluminiumdrahtes sein?
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.16.Bestimme die Masse an Kupfer, die benötigt wird, um eine elektrische Leitung mit zwei Leitern, jeweils 5 km lang, herzustellen, wenn der Widerstand der Leitung 5 Ohm nicht überschreiten darf.
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.17.Wie groß ist die Spannung zwischen zwei Punkten eines Aluminiumdrahtes mit dem Durchmesser 0,2 mm, wenn diese Punkte 10 cm voneinander entfernt sind? Durch den Leiter fließt ein Strom von 1 A.
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.
18.Wenn die Temperatur eines Thermistors erhöht wird, verringert sich sein Widerstand um 30%. Um wie viel Prozent erhöht sich der Strom durch den Thermistor?
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.19.In einem homogenen Metallleiter der Länge l = 5 m und des Durchmessers d = 1,2 mm, dessen Enden an eine elektrische Spannung U = 4,5 V angeschlossen sind, fließt ein konstanter Strom I = 5 A. Bestimme:
- a.) die Anzahl der Elektronen, die in 1 ms durch den Leiter fließen
- b.) den Widerstand und den spezifischen Widerstand des Leiters
20.Bestimme die Masse an Kupfer, die benötigt wird, um eine elektrische Doppelleitung der Länge l = 5 km herzustellen, wenn der Widerstand des Leiters R = 5 Ώ beträgt. Die Dichte von Kupfer ist ρ/(Cu) = 8,9.103.kg.m-3 und der spezifische Widerstand ρ(Cu) = 0,017.10–6Ώm. Wie hoch sind die Materialkosten für diese Leitung, wenn 1 kg Kupfer 40 € kostet.
21.Wenn wir an einen Akkumulator einen Leiter mit R1 = 3,95 Ώ anschließen, fließt ein Strom I1 = 3 A. Für den Widerstand R2 = 2,95 Ώ ist der Strom I2 = 4 A. Bestimme den Innenwiderstand des Akkumulators.
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.
22.Wie groß ist der Widerstand des äußeren Teils einer Leitung, wenn der Innenwiderstand der Leitung 0,2 Ώ beträgt und die elektromotorische Spannung der Quelle 1,1 V ist? Das an den Klemmen angeschlossene Voltmeter zeigt 1 V an.
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.23.Wie lang muss ein Eisendraht (ρ = 0,1.10–6Ώm) mit dem Querschnitt S = 0,2 mm2 sein, der an eine Zelle mit der elektromotorischen Spannung Ue = 2 V und dem Innenwiderstand Ri = 1 Ώ angeschlossen wird, damit im Stromkreis ein Strom I = 0,25 A fließt?
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.24.Wie viele Quellen mit Ue = 2 V und Ri = 0,2 Ώ müssen in Reihe geschaltet werden, damit wir bei einer Klemmenspannung U = 120 V einen Strom I = 2,5 A im Stromkreis erhalten?
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.25.Wenn ein Leiter mit dem Widerstand R = 2 Ώ an eine Batterie mit Ue = 4,5 V angeschlossen wird, fließt ein Strom I = 1,5 A durch ihn. Wie groß ist der Strom durch den Leiter im Falle eines Kurzschlusses?
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.26.Ein Galvanometer hat den Grundbereich Ug = 200 mV und Ig = 1 mA.
- a.) Welcher Widerstand Rp muss in Reihe mit dem Galvanometer geschaltet werden, wenn wir es als Voltmeter mit dem Bereich Up = 10 V verwenden wollen
- b.) Welcher Widerstand RB muss parallel zum Galvanometer geschaltet werden, damit wir mit dem Galvanometer Ströme bis IB = 0,1 A messen können
27.Eine Quelle mit elektromotorischer Spannung 15 V und Innenwiderstand 5 Ώ ist an einen Widerstand mit dem Widerstand 10 Ώ angeschlossen. Ein Kondensator mit der Kapazität 1 μF ist parallel zu den Klemmen der Spannungsquelle angeschlossen. Bestimme die Ladung des Kondensators.
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.28.Der Glühfaden einer Wolframlampe führt bei der Temperatur 00C einen Strom von 0,3 A bei einer Spannung von 10 V und bei einer Spannung von 220 V einen Strom von 0,5 A, wobei der Glühfaden auf 29760C erhitzt wird. Bestimme den Temperaturkoeffizienten des Widerstands von Wolfram.
Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.29.Wenn die Lampe leuchtet, wird ihr Wolframglühfaden auf eine Temperatur von 25000C erhitzt. Die Lampe ist an eine Spannung U = 220 V angeschlossen und ein Strom I = 0,272 A fließt durch sie. Wie groß ist der Einschaltstrom durch die Lampe im Moment des Einschaltens? (d. h. bei Raumtemperatur t1 = 200C) Bitte melden Sie sich an, um die Lösung anzuzeigen.
