Einsendeaufgabe Physik Sgd PYS02N, Note 1,3

1. Ein Stabmagnet I, ein Weicheisenstab und eine Kompassnadel werden auf einer Geraden hintereinander angeordnet.
a) Fertigen Sie eine Skizze an und beschreiben Sie die auftretenden Vorgänge.
b) Jetzt nähert man von der anderen Seite der Kompassnadel einen weiteren Stabmagneten II, wobei sich I und II gleichnamige Pole zuwenden. Welchen Einfluss hat dies auf die Magnetnadel?
2. Legt man einen magnetisierten Weicheisenstab in eine von Wechselströmen durchflossene Spule so wird er entmagnetisiert. Erklären Sie den Vorgang.
3. Wie lässt sich das erdmagnetische Feld ohne Kompass mithilfe elektromagnetischer Induktion nachweisen? Wie erreicht man eine möglichst hohe Spannung?
4. Ein 12 V-Akkumulator mit der Aufschrift 36 Ah wird mit dem Strom I  4,5 A geladen. Dann schließt man eine 12 V-Glühlampe an.
a) Wie lange dauert es, bis der Akkumulator geladen ist?
b) Welche Stärke hat der durch die Lampe fließende Strom, wenn sie 24 Stunden bis zur vollständigen Entladung angeschlossen ist?
c) Welchen Widerstand hat die Glühlampe?
d) Wie könnte man ohne elektrisches Messgerät feststellen, ob ein Akkumulator geladen ist oder nicht?
5. Die Kennlinie eines Leiters wird ermittelt, indem man Spannung und zugehörige Stromstärke misst.
a) Geben Sie für die Messanordnung (Tab. E.1) ein Schaltbild an und zeichnen Sie die Kennlinie zur Messwerttabelle E1.
b) Welche Widerstandswerte ergeben sich jeweils aus den in der Tab. E.1 erfassten Werten der Spannung U und Stromstärke I ?
c) Gilt hier das Ohmsche Gesetz? Begründen Sie Ihre Antwort aus dem Verlauf der Kennlinie oder aus den berechneten Werten für den Widerstand.

Die Kurve (Kennlinie) in der Abbildung rechts zeigt, wie sich die Stromstärke in einem anderen Leiter abhängig von der Spannung verhält. Erläutern Sie, wie sich der Widerstand von 0 über A, B, C bis D. ändert.
6. Zwei Metalldrähte aus Messing und Silber der gleichen Länge l  5 m haben jeweils die Querschnittsfläche A  0,04 mm2 und werden parallel an eine Spannungsquelle U  2 V angeschlossen.
Spezifischer Widerstand Silber, , Messing
a) Welchen Widerstand hat jeder Draht?
b) Wie groß ist die Stromstärke jeweils in den einzelnen Drähten?
c) Welchen Wert hat der Ersatzwiderstand?
7. Eine Glühlampe mit der Aufschrift 4 V/0,2 A soll von einer 6 V-Spannungsquelle betrieben werden.
a) Zeigen Sie durch eine Rechnung, dass die Lampe durchbrennt, wenn man sie ohne Vorwiderstand an die Spannungsquelle anschließt.
b) Welcher Vorwiderstand ist erforderlich, damit sie nicht durchbrennt?
c) Welche Leistung erbringt die Lampe, und welche Verlustleistung ergibt sich für den Vorwiderstand?
8. Eine elektrische Klingel ist an der Sekundärwicklung eines Netz-Transformators (220 V) angeschlossen und wird bei 4,4 V von einem Strom I  0,5 A durchflossen.
a) In welchem Verhältnis stehen die Windungszahlen der Transformatorwicklungen?
b) Welche Stärke hat der Strom im Primärkreis?
c) Welche elektrische Leistung hat die Klingel?
d) Wie groß ist die in einem Jahr umgesetzte elektrische Arbeit (gemessen in Ws), wenn die Klingel täglich 30 s in Betrieb ist?