Arbeitsblatt: Aufgaben zur E-Lehre

AP Physik – Lehre 1 1.1.0. Eine Glühbirne mit einem Glühdraht aus Wolfram wird an das elektrische Netz mit 230 angeschlossen. Der Glühdraht besitzt eine Länge von 0,38 und einen Radius von 0,01 mm. 1.1.1. Berechnen Sie den Widerstand des Glühdrahtes bei Zimmertemperatur. (Ergebnis: 60,51 ) 1.1.2. Der Widerstand bei der Betriebstemperatur ist 14,5 mal so hoch wie bei Zimmertemperatur. Berechnen Sie die Leistung der Glühbirne. 1.2.0. In einer Schaltung entsprechend nebenstehender Schaltskizze wird der Widerstand schrittweise verkleinert. Dabei wird die Klemmenspannung UKl und die dazugehörige Stromstärke gemessen. 1.2.1. Dabei ergeben sich folgende Messwerte: in mA 4,0 7,0 12,5 15,0 18,0 23,0 UKl in 42,0 36,0 25,0 20,0 14,0 4,0 Stellen Sie die Klemmenspannung UKl in Abhängigkeit der Stromstärke graphisch dar. 1.2.2. Entnehmen Sie dem Graphen die Kurzschlussstromstärke IK und die Quellenspannung U0. 1.2.3. Berechnen Sie den Innenwiderstand Ri der Spannungsquelle. (Ergebnis: 2 k) 1.2.4. Der regelbare Widerstand wird durch einen Mensch ersetzt. Dieser berührt mit der einen Hand den einen Pol der Spannungsquelle und gleichzeitig mit der anderen Hand den anderen Pol. Es wird ein gesamter Körperwiderstand von 4 k angenommen. Beurteilen Sie rechnerisch, ob der Mensch gefährdet ist. Hinweis: Stromstärken ab 10 mA über den menschlichen Körper können gefährlich sein. AP Physik – Lehre 1 Lösung 1.1.1. 2 ( 0,01 mm 2 3,14 104 mm2 Zimmer l mm2 0,38 m 3,14 104 mm2 0,05 Zimmer 60,51 1.1.2. RBetrieb R Zimmer 14,5 60,51 14,5 RBetrieb 877,395 P U2 RBetrieb 230 ) 2 877,395 60,29 1.2.1. UKl in 50 1.2.2. U0 50 IK 25 mA 40 30 1.2.3. Ri Ri 2 k 20 10 10 20 30 40 in mA 1.2.4. gesamt Ri RKörper 2 k 4 k 6 k UGesamt 50 8,3 mA RGesamt 6 k IGesamt 8,3 mA stellt keine Gefährdung des Menschen dar. IGesamt U0 50 IK 25 mA