1. Magnetisches Feld Ein Draht bewegt sich mit einer Geschwindigkeit v = 8 cm/s durch ein homogenes magnetisches Feld mit einer magnetischen Flussdichte B = 0,5 T. Das magnetische Feld hat eine Breite l = 4 cm. Welche Spannung tritt im Draht auf? 10 Pkt.
2. Magnetisches Feld Eine Ringspule mit einem Ringquerschnitt A = 2,85 cm2 und einer mittleren Feldlinienlänge l = 42 cm soll einen magnetischen Fluss Φ = 8,2 · 10–7 Wb erzeugen. Welche Durchflutung ist hierfür erforderlich? 10 Pkt.
3. Wechselstrom Zwei parallele Leiter werden von zwei Strömen i1(t) bzw. i2(t) durchflossen. Beide Ströme haben die gleiche Frequenz. Zum Zeitpunkt t1 gilt i1(t1) =0,4 i1dach und i2(t1) = i2dach/3 . Berechnen Sie die Phasenverschiebung zwischen beiden Strömen. 10 Pkt.
4. Leitungsvorgänge im homogenen kristallinen Festkörper a) Wieso können freie Elektronen im Gegensatz zu gebundenen Elektronen beliebige Energiewerte annehmen? b) Wie entstehen Energiebänder im kristallinen Festkörper? c) Was versteht man unter der Fermi-Energie? 10 Pkt.
5. Elektrische Leitungsvorgänge in Metallen a) Wodurch wird die Leitfähigkeit eines Festkörpers bestimmt? b) Wodurch unterscheiden sich metallische Leiter 1. Art und 2. Art? Welche Bedeutung haben sie in der Elektrotechnik? c) Warum haben reine Metalle die höchste Leitfähigkeit? d) Warum ist es bei metallischen Leitern 1. Art und 2. Art nicht erforderlich, eine Anregungsenergie zuzuführen? e) Was ist der Unterschied zwischen einem Hochtemperatursupraleiter und einem Hochfeldsupraleiter? 10 Pkt.
6. Elektrische Leitungsvorgänge in Halbleitern a) Bei welchen Materialien tritt der halbleitende Effekt auf? b) Was ist der Unterschied zwischen Eigenleitung und Störstellenleitung? c) Ist die Konzentration freier Ladungsträger bei einem Halbleiter größer oder kleiner als bei Metallen? d) Welche Voraussetzung müssen Materialien erfüllen, die zum Dotieren von Halbleitersubstraten verwendet werden? e) Was ist der Unterschied zwischen einem n-Leiter und einem p-Leiter? 10 Pkt.
7. Elektrische Leitungsvorgänge in Halbleitern Berechnen Sie die intrinsische Leitfähigkeit und den spezifischen Widerstand von Galiumarsenid (GaAs) bei Raumtemperatur. Die Inversionsdichte von Galliumarsenid beträgt ni = 2,1 · 106 cm–3. 10 Pkt.
8. Elektrische Leitungsvorgänge im Nichtleiter Welche Unterschiede bestehen zwischen einem Halbleiter und einem Nichtleiter? 10 Pkt.
9. Leitungsvorgänge im Vakuum und in Gasen a) Nennen Sie mindestens 6 Beispiele für die technische Nutzung des physikalischen Effekts der Glühemission. b) Warum ist bei einer Vakuum-Dioden-Röhre ein Ladungsfluss nur in einer Richtung möglich? c) Wie wird erreicht, dass bei einer Braunschen Röhre auf einem Leuchtschirm ein sichtbares Bild entsteht? Welche Anwendungen kennen Sie? d) Wie werden Ladungsträger in Gasen erzeugt? e) Wovon hängen Rekombinationsprozesse bei Gasen ab? 10 Pkt.
10. Leitungsvorgänge in Flüssigkeiten a) Durch welche Art von Ladungsträgern werden die Leitungsmechanismen in Flüssigkeiten getragen? b) Nennen Sie technische Anwendungen der Elektrolyse. c) Was ist der Unterschied zwischen Primär- und Sekundärelementen? d) Durch welche Kraft werden Elektronen im magnetischen Feld abgelenkt? e) Was versteht man unter dem elektrochemischen Potenzial? 10 Pkt. Σ 100 Pkt
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