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BeitragVerfasst: Fr Jan 13, 2017 8:26 pm 
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Hallo,

ich schreibe nächste Woche meine Abi-Arbeit in Physik und bräuchte unbedingt noch Hilfe beim Lösen von zwei Aufgabe. Am besten wäre es mit nachvollziehbarem Rechenweg!


Nummer 1:

Eine flache, rechteckige Spule mit n=100 Windungen hat die Masse m=100g. Sie hängt an einer Feder mit der Federkonstanten D=10 N/m. Die Spule befindet sich teilweise in einem homogenen Magnetfeld der magnetischen Flussdichte B=0,80T, das orthogonal zur Spulenfläche in die Zeichenebene hinein gerichtet ist.
Die Spulenenden P und Q sind an ein hochohmiges Voltmeter angeschlossen. Die Spule wird um s=1,5 cm aus der Gleichgewichtslage angehoben und zur Zeit t=os losgelassen.

- Geben sie einen Funktionsterm U(t) für den zeitlichen Verlauf dieser Spannung an.
- Berechnen sie die Spannung (Ut1) für t1= 0,50s
- Geben sie für das Zeitintervall 0s< t < 1,0s die Polung von P bezüglich Q an.



Nummer 2:

Eine Spule(Eigeninduktivität L=35mH, Gleichstromwiderstand R0=12 Ohm) und ein ohmscher Widerstand R1=30 Ohm sind in Reihe geschaltet. An die Anordnung wird eine sinusförmige Wechselspannung mit dem Effektivwert Ueff= 12V und variabler Frequenz angelegt.
- Berechnen Sie die effektive Stromstärke Ieff und die Effektivwerte der beiden Teilspannungen Usp an der Spule sowie UR1 am Widerstand R1, wenn die Frequenz der Wechselspannung f=200Hz beträgt.
- Für welche Frequenzen ist Teilspannung Usp an der Spule größer als die am ohmschen Widerstand R1?
- Gegen welche Werte streben die Teilspannungen Usp und UR1 für sehr kleine und sehr große Frequenzen? Begründe!


Wobei mein Problem bei Nummer 2 eigentlich hauptsächlich der zusätzliche Gleichstromwiderstand der Spule ist.
Wäre echt wichtig, wenn mir da jemand helfen könnte!


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BeitragVerfasst: Sa Jan 14, 2017 10:24 am 
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Speerspitze hat geschrieben:
Nummer 2:Eine Spule(Eigeninduktivität L=35mH, Gleichstromwiderstand R0=12 Ohm) und ein ohmscher Widerstand R1=30 Ohm sind in Reihe geschaltet. Ueff= 12V f=200Hz
a)- Für welche Frequenzen ist Teilspannung Usp an der Spule größer als die am ohmschen Widerstand R1?
b)- Gegen welche Werte streben die Teilspannungen Usp und UR1 für sehr kleine und sehr große Frequenzen? Begründe!
Ich nehme an, Du rechnest mit Pythagoras, nicht komplex?
Rechenweg: Strom I = 12V / Z ...XL = 2 pi f L ... Z² = XL²+(R0+R1)² ... Usp = I * √(XL²+R0²) und Ur1 = I * R1
a) wenn √(XL²+R0²) > R1 ist ... Antwort für f > 125 Hz
b) bei sehr großen freq.: Usp geht gegen unendlich und Ur1 gegen 0, da XL unendlich groß wird.
bei f=0 wird USP = 12V*10/42 und UR1 = 12V * 30/42, da XL gegen 0 geht
Stimmt alles?

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BeitragVerfasst: Sa Jan 14, 2017 5:21 pm 
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Ok, vielen Dank schon mal für deine sehr schnelle Hilfe! :D
Das Prinzip habe ich verstanden, nur habe ich mit deinen Werten nun eine größere Spannung heraus, wenn man bei mir Usp und Ur1 addiert als 12V? Woran könnte das liegen?
Zur Kontrolle meine Werte: XL=44 Ohm; Z=60,8 Ohm; Ieff=0,197A; Usp=9V; UR1=5,91V

Wäre nett wenn mir jemand sagen könnte wo der Fehler liegt!


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BeitragVerfasst: So Jan 15, 2017 1:20 pm 
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Speerspitze hat geschrieben:
Nummer 1: Eine flache, rechteckige Spule mit n=100 Windungen hat die Masse m=100g. Sie hängt an einer Feder mit der Federkonstanten D=10 N/m. Die Spule befindet sich teilweise in einem homogenen Magnetfeld der magnetischen Flussdichte B=0,80T, das orthogonal zur Spulenfläche in die Zeichenebene hinein gerichtet ist.
Die Spulenenden P und Q sind an ein hochohmiges Voltmeter angeschlossen. Die Spule wird um s=1,5 cm aus der Gleichgewichtslage angehoben und zur Zeit t=os losgelassen.
- Geben sie einen Funktionsterm U(t) für den zeitlichen Verlauf dieser Spannung an.
- Berechnen sie die Spannung (Ut1) für t1= 0,50s
- Geben sie für das Zeitintervall 0s< t < 1,0s die Polung von P bezüglich Q an.
Wir wissen, dass die Federschwingung sinusförmig ist und können die Frequenz und auch die Höchstgeschwindigkeit errechnen. (ω = Wurzel(D/m)).
Die Auslenkung ist s*sin(ωt) ... differenziert nach der Zeit ergibt die Geschwindigkeit.
Und die Formel für die Spannung ist u(t) = N*dΦ/dt
Da fehlt uns jetzt noch die Angabe, die es erlaubt, Φ(t) zu berechnen. Vielleicht hast noch eine Zeichnung?
Speerspitze hat geschrieben:
Achso ja,
die Spule ist 10cm lang und taucht mit ihrer Breite von 5cm in das magnetische Feld ein
Ja gut, dann kannst Du ja die Formel für Φ(t)= ... aufstellen.
Hast Du die anderen Dinge schon gerechnet? Zeig mal bitte.

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BeitragVerfasst: Di Jan 17, 2017 9:45 am 
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Also ist Uind jetzt =100*0,8T*sw*cos(wt)*0,05m???
oder hab ich mich da jetzt mit dem L und der Geschwindigkeit vertan?


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BeitragVerfasst: Di Jan 17, 2017 10:26 am 
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Speerspitze hat geschrieben:
Also ist Uind jetzt =100*0,8T*sw*cos(wt)*0,05m???
Auf welche Frage ist denn das die Antwort?

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BeitragVerfasst: Di Jan 17, 2017 11:51 am 
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Uind ist ja =nvLB und dann hab ich die einzelnen Komponenten eingesetzt


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BeitragVerfasst: Di Jan 17, 2017 12:06 pm 
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Speerspitze hat geschrieben:
Nummer 1:
- Geben sie einen Funktionsterm U(t) für den zeitlichen Verlauf dieser Spannung an.
- Berechnen sie die Spannung (Ut1) für t1= 0,50s
- Geben sie für das Zeitintervall 0s< t < 1,0s die Polung von P bezüglich Q an.
Also meinst wahrscheinlich die erste der drei Fragen?
Falls ja, wie siehts mit den anderen beiden aus?

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BeitragVerfasst: Di Jan 17, 2017 12:31 pm 
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Also ist der Term richtig?
Dann muss man bei b) für t ja nur 0,5s einsetzen bei und bei c) kann man ja mithilfe der Schwingungsdauer T argumentieren, dass je nachdem ob die Feder nach oben oder unten geht die Polung wechselt.


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BeitragVerfasst: Di Jan 17, 2017 12:35 pm 
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Sehr gut, erster Preis! :)

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BeitragVerfasst: Di Jan 17, 2017 1:50 pm 
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Dann hab ichs verstanden!
Vielen Dank für deine Hilfe! :D


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