Experimentalphysik II
Übungsblatt 06 - 08.05.2024
Abgabe: 14.05.24 23:59 (Hochladen beim StudIP)
- Selbstinduktion. Wechselstrom -
Bitte notieren Sie auf dem Zettel Ihren Namen und Matrikelnummer
Kontrollfragen
Anmerkung: Die Antworten müssen nicht in schriftlicher Form abgegeben werden. Bereiten Sie
die Kontrollfragen bitte mündlich zur Besprechung in der Übungsgruppe vor, damit wir sie
gemeinsam diskutieren können.
K12
Was versteht man unter der Selbstinduktion?
K13
Was ist ein Wechselstrom?
Aufgaben
A16 Fragen zu den Videos - Magnetismus (3 Punkte)
(a) Wie verhalten sich Spannung und Strom beim Einschalten einer Spule?
(b) Was fällt auf, wenn man die Strom- und Spannungscharakteristiken von Widerständen,
Kondensatoren und Spulen unter variablen Bedingungen betrachtet?
(c) Beschreiben Sie mit zwei Formeln die Gesamtinduktivität im Falle der Reihenschaltung
und der Parallelschaltung von Spulen.
A17 Induktivität einer Ringspule (4 Punkte)
Es werden 10 m Draht (Durchmesser dD = 1 mm) auf einen ringförmigen Eisenkern (Durchmesser
dE = 10 mm, Permeabilitätszahl µr = 600) zu einer einlagigen Ringspule (mittlerer Durchmesser
dS = 10 cm) gewickelt. Berechnen Sie a) deren Induktivität L, b) die magnetische Feldenergie Wm, wenn
durch die Wicklung ein Strom von 1 A fließt.
Hinweis: die Anzahl von Windungen können Sie finden, wenn Sie die mittlere Länge einer Windung als
π(dE + dD) nehmen und im Verhältnis zu der Drahtlänge betrachten.
A18 Selbstinduktion (5 Punkte)
Durch eine auf einen geschlossenen ringförmigen Eisenkern (Durchmesser des Kerns dE = 2 cm,
mittlerer Durchmesser des Rings dS = 10 cm, Permeabilitätszahl µr = 600) einlagig gewickelte Spule mit
N=300 Windungen fließt bei einer anliegenden Gleichspannung von U0 = 133 V ein Strom von
I0 = 3,5 A. Auf elektronischem Wege wird die Spannung abgeschaltet und gleichzeitig die Spule
kurzgeschlossen. Wie groß ist die Stromstärke in der Spule t = 10–3 s nach dem Abschalten?
Hinweise: Stellen Sie einen Ausdruck für den Kurzschlußstrom durch die induzierte Spannung auf,
welche aus der Veränderung des magnetischen Flusses und letztendlich aus der Veränderung des
Stromes folgt. So erhalten Sie eine Differentialgleichung und durch die Integration kriegen Sie einen
Ausdruck für die zeitliche Abhängigkeit des Stromes.
Z5 Widerstand im Wechselstromkreis (2 Punkte)
Welcher Strom fließt durch eine Spule der Induktivität L=1,4 H beim Anlegen einer Spannung von
230 V und 50 Hz bei Vernachlässigung des ohmschen Widerstandes? Hinweis: denken Sie an den
induktiven (reaktiven) Widerstand einer Spule.
