Physik Forum

[BLeeK89]

Hallo liebe Community =)
ich stecke mitten in den Vorbereitungen fürs Abitur und habe unter anderem das Fach Physik :S

Habe besonders bei 2 Fragen große Probleme und weiß leider nicht wie ich die gelöst bekomme. Vielleicht findet sich ja jemand, der diese Aufgaben lösen kann. Klasse wäre es, wenn die Lösung ausführlich erklärt bzw aufgeschrieben ist, sodass ich jeden Schritt verstehen kann. Nur eine Antwort bringt mich leider net weiter...die hab ich selber..nur der Weg dahin is mir schleierhaft (

Naja ich fang einfach mal an:

1. An eine Autobatterie mit der 12V Elektromotorische Kraft wird eine Lampe mit dem Wiederstand 4Ω geschaltet. Es wird die Stromstärke 2,9A gemessen. Berechnen Sie den inneren Wiederstand der Batterie

und die Stromstärke für den Fall, dass zwei Lampen, beide 4Ω Wiederstand parallel miteinander eingeschaltet sind

Ergebnisse: 0,138Ω und 5,61A

2. a) Wie lang muss man den Kondensator des Defibrillators (C=25markoF) mit einer Spannungsquelle (Leerlaufspannung 8kV, innerer Wiederstand 3kΩ) aufladen, um eine Kondensatorspannung von 4,5 kV zu erreichen?
b) Wie große Energie speichert der Kondensator?
c) DIeser Kondensator wird bei der Anwendung des Defibrillators an dem Patienten entladen. Der Wiederstand des Patienten beträgt 750Ω. Welcher Anfangsstrom fließt?
d) Um wie viel Prozent sinkt die Kondensatorspannung während 20ms der Entladung?

Antworten: a) 62ms b) 253J c) 6A d) 65,6%

Hab die Antworten, leider überhaupt keine Ahnung wie man auf die Lösungen kommt..
so das wären die Aufgaben die mir zu schaffen machen x( wäre also klasse, wenn jemand eine Idee hätte

Vielen Dank im voraus!

[Fritz]

Hallo

1. Es heißt Widerstand, nicht Wiederstand. Der Widerstand widersteht dem elektrischen Strom. Das Wort 'wider' kommt von 'gegen', nicht von 'nochmal'.

2. Was ist den ein 'markoF'
Man könnte sich zwar darauf hinausreden einfach falsch getippt zu haben, aber 2 Fehler in einem Wort? Außerdem hat jede deutsche Tatsatatur mindestens auch einen griechischen Buchstaben, und das ist µ.

Nun zu den Aufgaben:

1. a)
Es handelt sich um eine Serienschaltung aus Innenwiderstand und Lastwiderstand. Da der Lastwiderstand und der Strom bekannt sind, kannst du den zugehörigen Spannungsabfall ausrechnen. Die verbleibende Spannung muss dann am Innenwiderstand abfallen.

b)
Wenn 2 Lampen parallel geschaltet werden halbiert sich deren Widerstand. Zusammen mit dem Innenwiderstand bilden sie eine Serienschaltung, an der die Leerlaufspannung abfällt, daraus lässt sich der Strom berechnen.

Anmerkung: das erste Beispiel verleitet zu der Annahme eine Glühbirne verhalte sich wie ein ohmscher Widerstand. Das stimmt aber nicht, da sich der Draht im Inneren bei Stromfluss stark erwärmt und seinen Widerstand massiv ändert.

2. a)
Es handelt sich um ein RC-Glied, das an eine Gleichspannungsquelle geschaltet wird. Daraus ergibt sich eine Differentialgleichung, die man euch offenbar nicht zumuten will, deshalb habt ihr das Ergebnis (eine Exponentialfunktion) schon vorgesetzt bekommen. Diese Ladeformel kannst du dafür verwenden.

b)
An einem Kondensator gilt die Gleichung: Q=C*U (leicht zu merken gesprochen: 'Ku ist gleich Ku') Ein Kondensator verhält sich also etwa so wie eine mechanische Feder (wenn man Q durch den Weg und U durch die Kraft ersetzt).

Analog dazu verhält sich die Energie, die in einem Kondensator gespeichert wird genau so wie in der Feder:

W=C*U^2/2

c)
Im ersten Moment der Entaldung behält der Kondensator seine Spannung nahezu bei (die Spannung am Kondensator kann nicht springen) und wirkt deswegen wie eine Spannungsquelle. Der Strom durch den Lastwiderstand (den Menschen) ergibt sich also ganz einfach aus dem ohmschen Gesetz.

Erst nachher beginnt der Kondensator sich zu entladen, dh. die Spannung sinkt, damit sinkt auch der Strom und es kommt (wieder) zu einer Exponentialfunktion, die du ja kennst.

d) Einfach die in c) genannte Formel einsetzen.

mfg Fritz

[BLeeK89]

super vielen dank. setzte mich morgen mal an einen lösungsversuch mit deinen tipps..hoffe des klappt =)

[BLeeK89]

Geg: U=12V R=4Ὢ I=2.9A

R=U/I = 12V/2.9A = 4.14Ὢ

Rges-R= 4.14 - 4 = 0.14Ὢ

0.14Ω innerer Widerstand der Batterie


1/Rges=1/R1+1/R2 = 1/4Ω + 1/4Ω = 0.5Ω

0.5Ω + 0.14Ω = 0.64Ω

R=U/I --> I=U/R = 12V/0.64Ω = 18.75 A




zu 2)

a) U(t) = U0 * (1-e^-t/(RC))
4.5kV=8kV*(1-e^-t/(3000*0.000025F)
4.5/8=1-e^-t/(3000*0.000025F))
-0.4375=e^-t/(0.075)) | ln

ln -0.4375 = -t/0.075

da mach ich irgendwo den fehler (


b)
Energie wird vom Kondensator gespeichert:
w=c*u²/2 = 25*10^-6*4500V = 253J

c)
R=U/I = U/R = I --> 4500/750Ω = 6A


d)
U(t) = U0*e^-t/(RC))
4500*e^-20*10^-3/(750*25*10^-6))

4500*e^-1.067


das ergbnis ist aber leider wie bei 2a nicht richtig (

vielleicht könntet ihr noch einmal einen blick drauf werfen..

vielen dank!

[Fritz]

1.a)

[GvC]

Zu 1