Gute Aufgaben - Landesbildungsserver Sachsen-Anhalt

3 Magnetfeld eines Leiters
Modul 1: Welche Kompetenzen sollen überprüft werden?
a) Skizziere das Magnetfeld eines geraden stromdurchflossenen Leiters.
b) In einem Experiment wurde untersucht, wie sich die Stärke des Magnetfeldes eines
stromdurchflossenen geraden Leiters mit zunehmender Entfernung ändert. Dabei wurden
folgende Messwerte ermittelt:
Entfernung s in cm 2,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0
Flussdichte B in µT 790 320 160 110 81 64 53
Stelle die Messwerte in einem B(s)-Diagramm dar.
Stelle eine Vermutung für den Zusammenhang zwischen s und B auf und begründe deine
Vermutung.
c) In einigen Ländern werden Hochspannungsleitungen nur noch im Erdboden verlegt.
Begründe den Sinn dieser Maßnahme.
4 Der Eisbär
Vor Zehntausenden von Jahren haben die Braunbären die Arktis und das Eis des Nordpolarmeeres
als neuen Lebensraum erobert und sich den dort herrschenden klimatischen Bedingungen
angepasst. Meist liegen die Eisbären träge direkt auf dem Eis. Auf der Jagd nach
km
Robben, Fischen und Seevögeln können sie aber eine Geschwindigkeit von 40 errei-
h
chen und auch sehr gut schwimmen.
Eisbären sind Warmblütler mit einer inneren Körpertemperatur von 38 °C. Die Temperatur
auf der Hautoberfläche beträgt bei Windstille 36 °C, kann aber bei Wind auf 27 °C absinken.
Die Bären haben einen sehr kurzen Schwanz und kleine Ohren. Ihre Fußsohlen sind dicht
behaart. das gelblich-weiße Fell auf ihrer schwarzen Haut ist sehr dicht und das Wasser läuft
sofort ab. Im Fell sind viele kleine Luftpolster eingeschlossen. Unterhalb der Haut befindet
sich eine dicke Fettschicht.
Das Fell ist insbesondere für Infrarotstrahlung durchsichtig, sodass ein beträchtlicher Teil
dieser Wärmestrahlung auf die schwarze Haut des Bären gelangen kann und dort absorbiert
wird.
Messungen haben ergeben, dass der Wärmeverlust PVerlust eines Eisbären mit der Laufge-
W N
schwindigkeit v berechnet werden kann mit PVerlust = 62,
8 + 4 ⋅ v . Dieser Verlust wird
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m m
W
durch die einfallende Sonnenstrahlung, die auch bei bewölktem Himmel bis zu 130 be- 2
m
trägt, teilweise ausgeglichen.
a) Stelle in einer Tabelle Merkmale im Körperbau des Eisbären, mit denen er sich an die
Umgebung angepasst hat, und deren Wirkung/Nutzen gegenüber.
b) Nach unserer Erfahrung absorbieren dunkle Körper viel besser das Sonnenlicht und
erwärmen sich deshalb auch viel schneller als helle. Müsste der Eisbär dann nicht
besser ein dunkles Fell haben?
Beschreibe ein Experiment, mit dem diese Vermutung untersucht werden kann.
c) Bei welcher Windgeschwindigkeit wird der Wärmeverlust durch die einfallende Son-
W
nenstrahlung von P Sonne = 130 gerade ausgeglichen?
2
m
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