Abituraufgaben

Aufgabe Nr.1 (LK)

Folgender Aufbau (s. Abbildung) liegt vor.

Aufbau:

Eine Spule kann wahlweise in zwei Stromkreise geschaltet werden.

Zunächst wird der Schalter auf „ein“ gestellt, so dass die Spule an

der Spannung U₀ anliegt. Der Strom fließt dabei auch über den Ohm-

schen Gesamtwiderstand von R_E = 10 kΩ. Die Spule hat eine Induktivi-

tät von 20 000 H. Die maximale Betriebsstromstärke soll 1 mA betragen.

Es sollen folgende Aufgaben bearbeitet werden.

a.) Berechnen Sie die Gleichspannung U₀, die für die maximalen

Stromstärke notwendig ist.

b.) Die Spannung U₀ betrage jetzt 10 V. Der Schalter wird als erstes zur

Zeit t = 0 s auf „ein“ umgelegt. Bestimmen Sie die Zeit, die man be-

nötigt, bis die Stromstärke 10% (50%, 90%) der maximalen Strom-

stärke von 0,001 A beträgt.

c.) Um welchen Faktor muss die Spulenwindungszahl erhöht werden,

damit bei sonst gleichen Vorgaben, 0,9 mA erst nach 15 s erreicht

werden.

d.) Im Folgenden wird nach langer Betriebsdauer (t ≈ ∞ s) der

Schalter auf „aus“ umgestellt. Wie groß muss der Ausschaltwider-

stand R_A sein, damit die Induktionsspannungsspitze 230 V be-

trägt. Es gelten die alten Vorgaben ( L = 20 000 H, U₀ = 10 V,

R_E = 10 kΩ ).

e.) Nach welcher Zeit (seit dem Ausschalten) erreicht die Induk-

tionsspannung den Wert von U₀?

Vorgaben: L = 20 000 H, U₀ = 10 V, R_E = 10 kΩ, R_A = 230 kΩ

Lösungen:

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