Elektrizitätslehre Übungsaufgaben I

Lösungen zu den Aufgaben am Seitenende.

1) Vier Widerstände (R1 = 4,7 Ω, R2 = 10 Ω, R3 = 22 Ω und R4 = 33 Ω) werden in Serie an eine Spannung von 30 V angeschlossen. Wie gross ist:
a) der Totalwiderstand
b) der Totalstrom
c) die Spannung über jedem Widerstand?

2) An eine Telegraphenleitung aus Stahldraht von 4 mm Durchmesser und 32 km Länge ist ein Relais mit 350 Ohm Widerstand angeschlossen. Damit das Relais anspricht, muss seine Spule von mindestens 8 mA durchflossen werden. Berechnen Sie:
a) den Widerstand eines Leiters
b) den Gesamtwiderstand des Stromkreises
c) die Spannung der Spannungsquelle

3) Wie können Sie eine Glühbirne mit der Aufschrift 3.7 V/0.3 A mit Hilfe einer 4.5 V-Batterie betreiben, sodass sie gemäss ihren Betriebsdaten brennt?
a) Zeichnen Sie eine Schaltskizze
b) Bestimmen Sie die Grösse des erforderlichen Zusatzwiderstandes. Vernachlässigen Sie den Innenwiderstand der Batterie.
c) Wie viel Prozent der von der Batterie abgegebenen Leistung wird in der Glühbirne umgesetzt?

4) Der Widerstand einer ausgebauten Spule soll mit Hilfe von Spannung und Strom näherungsweise ermittelt werden. Da als Stromquelle nur das 230V-Netz zur Verfügung steht, schaltet man vor die Spule einen Widerstand von 300 Ohm. Wie viel Ohm hat die Spule, wenn in dem Stromkreis ein Strom von 0,6 A fliesst?

5) Zwei parallele Widerstände stehen zueinander im Verhältnis 1:17,8. Durch den zweiten Widerstand fliesst ein Strom von 0,145 A. Wie gross ist der Strom im ersten Widerstand?

6) Eine Taschenlampe enthält eine 4.5 V Batterie (Preis 2.50 Fr.). Wenn die Lampe eingeschaltet ist, fliesst ein Strom von 35 mA. Die Batterie muss nach ca. 20 Stunden Brenndauer ersetzt werden. Wie viel kostet also 1 kWh aus solchen Batterien bezogene elektrische Energie? Vergleichen Sie mit dem Preis für 1 kWh elektrische Energie aus der Steckdose (1 kWh kostet ca. 0.20 Fr.).

7) Fünf Widerstände liegen in einer Schaltung parallel. Bei vier von ihnen ist die Beschriftung zu erkennen (R1 = 33 kΩ, R2 = 27 kΩ, R3 = 47 kΩ und R4 = 25 kΩ). Der Gesamtwiderstand wurde mit 2,7 kΩ gemessen. Wie gross ist R5?

10) Bei der wissenschaftlichen Untersuchung von Gewitterblitzen wurden bei einer mittleren Spannung von 50 MV mittlere Stromstärken von 100 A festgestellt. Die Dauer eines Blitzes beträgt ca. 0.2 s.
a) Welche mittlere Leistung tritt bei einem solchen Blitzschlag auf?
b) Für wie viele Tage liesse sich mit der vom Blitz umgesetzten Energie der Bedarf eines Haushaltes decken, wenn man von einem mittleren Jahresbedarf in der Schweiz von 4000 kWh für einen Haushalt ausgeht?

11) An eine Steckdose dürfen Sie nicht beliebig viele elektrische Geräte anschliessen, weil sonst die Gesamtstromstärke bzw. die Leistung zu gross würde. Angenommen der Betriebswiderstand einer Glühbirne sei 800 Ω.
a) Wie viele solcher Glühbirnen dürfen Sie parallelschalten, wenn die Netzspannung 230 V beträgt und die Stromstärke von 6 A nicht überschritten werden darf?
b) Welcher Gesamtleistung entspricht das?

12) 5 dl Wasser von 16°C werden in einem offenen Glas mit Hilfe eines Tauchsieders erwärmt. Dabei fliesst ein Strom von 3.0 A, die Netzspannung ist 230 V. Nach 120 s beträgt die Temperatur 50°C.
a) Welche Endtemperatur hätte sich ergeben, wenn das Wasser die gesamte Energie aufgenommen hätte?
b) Wie gross ist der Wirkungsgrad dieses Erwärmungsvorgangs?

Hier sind die Lösungen