Beispiel einer 1. Schulaufgabe - FOS-Friedberg

Wechselstromkreis
1.0 Das abgebildete Liniendiagramm bezieht sich auf
ein ideales Bauteil an Wechselspannung.
1.1 Geben Sie die Art des Bauteils an und skizzieren
Sie zu diesem Bauteil den prinzipiellen Verlauf
des Blindwiderstands als Funktion der Frequenz.
1.2 Die Stromfunktion lautet:
unter Verwendung der für dieses Bauteil charakteristischen Größe.
Parallelschaltung im Wechselstromkreis
. Bestimmen Sie die Funktion
2.0 Am Netz ( , ) liegt eine elektrische Anlage, in der ein ohmscher
Widerstand und ein induktiver Blindwiderstand parallel geschaltet sind.
Die Spannung eilt dem Gesamtstrom um voraus.
2.1 Zeichnen Sie für die gegebene Parallelschaltung ein maßstäblich korrektes
Zeigerdiagramm für die reziproken Widerstände
,
und
(Maßstab:
und ermitteln Sie aus dem Diagramm den Scheinwiderstand Z der Parallelschaltung.
2.2 Berechnen Sie die Kapazität C des Kondensators, den man parallel zur beschriebenen
Anlage schalten muss, damit die Spannung dem Gesamtstrom nur noch um
vorauseilt.
Schwingkreis
Fachoberschule Friedberg Klasse 13 T
1. Schulaufgabe im Fach Physik
3.0 Ein ungedämpfter Schwingkreis besteht aus einer Spule mit der Induktivität
und einem Kondensator mit der Kapazität C = 8,00 nF. Zum Zeitpunkt ist der
Kondensator mit maximal aufgeladen.
3.1 Zum Zeitpunkt ist die im Schwingkreis gespeicherte magnetische Energie fünfmal
so groß wie die gespeicherte elektrische Energie. Berechnen Sie den Wert für die
elektrische Energie zu diesem Zeitpunkt.
3.2 Berechnen Sie den Effektivwert der Stromstärke in diesem Schwingkreis.
U, I
I
U
BITTE WENDEN!!!
t
)
3
2
4
7
6
4

Doppelspalt in der Wellenwanne
4.0 Nebenstehende Ne
nicht maßstäbliche Skizze
zeigt eine Wasserwellenwanne, in der ein
punktförmiger Erreger im Punkt P
(Frequenz positioniert ist.
Eine Wand mit einem Doppelspalt trennt
die Wanne in zwei Halbebenen. Vom
Erreger gehen kreisförmige Wellen mit der
konstanten Amplitude 4,0 mm aus. Zum
Zeitpunkt t=0 beginnt der Erreger aus der
Ruhe nach oben zu schwingen. Nach
800 ms erreicht die Welle den Spalt .
4.1 Geben Sie die Wellengleichung der Wasserwelle in der linken Halbebene mit
eingesetzten Zahlenwerten an. x ist hierbei der Abstand des Beobachtungspunkts
vom Punkt P. (Zwischenergebnis: )
4.2.0 Nach einiger Zeit haben beide gebeugten Wellen die Halbebene rechts vom Doppelspalt
vollkommen erfasst. Zwei kleine Schwimmer aus Kork mit vernachlässigbarer Masse
werden als Empfänger benutzt. Einer schwimmt im Punkt Q auf der Mittelsenkrechten
zwischen beiden Spalten, der andere schwimmt im Punkt R.
4.2.1 Weisen Sie nach, dass der Schwimmer im Punkt Q zu jedem Zeitpunkt ruht.
4.2.2 Berechnen Sie die Phasenverschiebung beider gebeugter Wellenzüge im Punkt R
als Vielfaches von und berechnen Sie mit Hilfe eines Zeigerdiagramms die Amplitude
des Schwimmers im Punkt R. (Zwischenergebnis: )
Optisches Gitter
5.0 Ein Gitter mit der 570 Gitterkonstante
Spalten pro wird mit dem gelben
Licht einer Natriumdampflampe beleuchtet. Das Licht
dieser Lampe besteht aus Licht zweier verschiedener
Wellenlängen, wobei die kleinere Wellenlänge
beträgt. Befindet sich der Schirm in der
Entfernung vom Gitter, so sind die
Hauptmaxima erster Ordnung der beiden Lichtsorten
auf dem Schirm voneinander entfernt.
5.1 Berechnen Sie aus diesen Angaben die größere Wellenlänge .
Hinweis: Benutzen Sie NICHT die Näherung und runden Sie NICHT bei
Zwischenergebnissen!
© Schiller
P
d=10,0 cm
p =14,0 cm
Gitter
Schirm
Licht
r =22,0 cm
R
Q
3
5
8
8