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==Aufgaben zur Induktion==
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==Aufgaben zur Stromstärke==
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==Grundlagen des Induktionsgesetzes==
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[[Datei:Stromstärke Badewanne.jpg|thumb|100px]]
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====1) Badewanne füllen====
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Moritz will ein Bad nehmen und dreht den Hahn voll auf. Die Badewanne, welche <math>140\,\rm l</math> fasst, ist nach <math>7\,\rm min</math> voll.
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*Berechne die Stärke des Wasserstroms, der aus dem Hahn in die Wanne läuft.
  
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=====Verschiedene Wege zur Induktionsspannung=====
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====2) Drei-Flüsse-Stadt Passau====
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*Zählen Sie möglichst viele verschiedene Möglichkeiten auf, wie man experimentell Induktionsspannung an einer Leiterschleife hervorrufen kann und erläutern Sie diese.
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[[Datei:Stromstärke Dreiflüsseeck Passau.jpg|thumb|Die Flüsse Inn, Donau und Ilz am Dreiflüsseeck in Passau.]]
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Passau ist bekannt dafür, dass in ihr die drei Flüsse Inn, Donau und Ilz zusammenfließen. Wegen der Hochwassergefahr wird ständig die Wasserhöhe, der sogenannte "Pegel" und an einigen Stellen auch die Stromstärke, der sogenannte "Abfluss" gemessen. (Siehe [https://www.gkd.bayern.de/de/fluesse/abfluss/passau/passau-ilzstadt-10092000 Gewässerkundlicher Dienst Bayern])
  
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=====Magnetischer Fluss=====
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Die Flüße sind unterschiedlich groß und haben deswegen auch ganz unterschiedliche Stromstärken:
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*Erläutern Sie anhand von verschiedenen Beispielen, was der magnetische Fluss durch eine Fläche ist.
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Inn: <math>740 \,\rm \frac{m^3}{s}</math>
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Donau: <math>640\,\rm \frac{m^3}{s}</math>
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Ilz: <math>16\,\rm \frac{m^3}{s}</math>
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=====Induktionsgesetz=====
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Nach dem Zusammenfließen nennt man den Fluss immer noch "Donau".
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*Wie lautet das Induktionsgesetz in Worten?
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*Wie groß ist die Stromstärke der Donau hinter Passau?
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*Wie lautet das Induktionsgesetz als Formel in den folgenden Situationen:
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**Allgemeingültig
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**Nur die Feldstärke ändert sich, Schleifenfläche und Magnetisierung sind konstant.
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**Nur die Schleifenfläche ändert sich, die Feldstärke und die Magnetisierung sind konstant.
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**Nur die Magnetisierung ändert sich, Schleifenfläche und Feldstärke sind konstant.
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==Anwendung des Induktionsgesetzes==
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====4) Knotenregel in Schaltplänen====
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=====Primär und Sekundärspule=====
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Berechne mit Hilfe der Knotenregel die unbekannten Stromstärken.
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[[Datei:Aufgabe_Primär_Sekundärspule.png|thumb|333px]]
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[[Bild:Aufgabe Knotenregel Stromstärkeberechnung Schaltplan.png|750px]]
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[[Datei:Aufgabe_Primär_Sekundärspule_Stromstärkeverlauf_Dreiecksspannung.png|thumb]]
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Innerhalb einer "großen" Primärspule mit 500 Windungen liegt eine "kleine" Sekundärspule mit 2000 Windungen. (Siehe Zeichnung) Durch die Primärspule fließt ein Strom von zwei Ampère.
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Die Spule wird dann von der Spannungsquelle getrennt, wodurch die Stromstärke innerhalb von einer tausendstel Sekunde auf Null Ampère zurückgeht.
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:'''a)''' Wie groß ist zu Beginn die magnetische Feldstärke? Berechnen Sie den magnetischen Fluss durch die Primär- und die Sekundärspule.
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:'''b)''' Während des Trennens von der Spannungsquelle registriert die Sekundärspule eine Spannung. Begründen Sie dies und berechnen Sie die Spannung.
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Danach legt man an die Primärspule eine Dreiecksspannung mit einer Frequenz von 50Hz an, die zu einer maximalen Stromstärke von 2A führt. (Siehe Zeichnung)
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Zur Messung der Spannung an der Sekundärspule wird ein Oszilloskop angeschlossen.
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:'''c)''' Zeichnen Sie in ein Koordinatensystem den zeitlichen Verlauf der mit dem Oszilloskop gemessenen Induktionsspannung ein.
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:Wie ändert sich der Verlauf der Induktionsspannung, wenn die Sekundärspule in einem Winkel von 30° in der Primärspule liegt?
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=====Eine Spule taucht ein=====
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Eine Spule wird innerhalb von 2 Sekunden in ein homogenes Magnetfeld mit einer Feldstärke von 1000A/m senkrecht zu den Feldlinien eingetaucht. Die Spule hat einen quadratischen Querschnitt von 5cm Kantenlänge und 300 Windungen. Sie ist an ein Spannungsmessgerät angeschlossen.
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:[[Datei:Induktion_Aufgabe_Rähmchen_in_Feld_eintauchen.png|thumb|none]]
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:'''a)''' Berechnen Sie die gemessene Induktionsspannung.
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:'''b)''' Was kann man messen, wenn die Spule innerhalb des Feldes bewegt wird?
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:'''c)''' Kennzeichnen Sie die Polung der Induktionsspannung mit + und - in der Zeichnung.
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=====Magnet im freien Fall=====
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[[Datei:Aufgabe_fallender_Magnet_durch_Spule.png|thumb]]
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Ein Permanentmagnet wird über eine Spule gehalten und losgelassen. An die Spule ist ein Oszilloskop angeschlossen.
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*Zeichnen Sie den zeitlichen Verlauf der gemessenen Induktionsspannung qualitativ in ein Koordinatensystem und erläutern Sie ihr Ergebnis.
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<br style="clear: both" />
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Version vom 29. November 2018, 20:27 Uhr

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Aufgaben zur Stromstärke

Stromstärke Badewanne.jpg

1) Badewanne füllen

Moritz will ein Bad nehmen und dreht den Hahn voll auf. Die Badewanne, welche [math]140\,\rm l[/math] fasst, ist nach [math]7\,\rm min[/math] voll.

  • Berechne die Stärke des Wasserstroms, der aus dem Hahn in die Wanne läuft.

2) Drei-Flüsse-Stadt Passau

Die Flüsse Inn, Donau und Ilz am Dreiflüsseeck in Passau.

Passau ist bekannt dafür, dass in ihr die drei Flüsse Inn, Donau und Ilz zusammenfließen. Wegen der Hochwassergefahr wird ständig die Wasserhöhe, der sogenannte "Pegel" und an einigen Stellen auch die Stromstärke, der sogenannte "Abfluss" gemessen. (Siehe Gewässerkundlicher Dienst Bayern)

Die Flüße sind unterschiedlich groß und haben deswegen auch ganz unterschiedliche Stromstärken:

Inn: [math]740 \,\rm \frac{m^3}{s}[/math]

Donau: [math]640\,\rm \frac{m^3}{s}[/math]

Ilz: [math]16\,\rm \frac{m^3}{s}[/math]

Nach dem Zusammenfließen nennt man den Fluss immer noch "Donau".

  • Wie groß ist die Stromstärke der Donau hinter Passau?

4) Knotenregel in Schaltplänen

Berechne mit Hilfe der Knotenregel die unbekannten Stromstärken. Aufgabe Knotenregel Stromstärkeberechnung Schaltplan.png

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