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Aufgabe 02-1:

Die Einheit der Energie

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body W

kann durch verschiedene abgeleitete Einheiten oder durch Basiseinheiten dargestellt werden.

1.1     Wie gelangt man von der Einheit

Unit
body Nm

zur Einheit

Unit
body --uriencoded--kg\cdot%7Bm%5e2%7D/%7Bs%5e2%7D

  ?

Eine früher gebräuchliche Einheit für die Leistung war das

Unit
body PS

.
Es gilt:

Unit
body 1 PS

ist diejenige Leistung, die man aufwenden muss, um die Masse von

Unit
body 75 kg

in der Zeit von

Unit
body 1 s

um

Unit
body 1 m

anzuheben, wenn gleichzeitig die Normalbeschleunigung wirkt.

1.2     Drücken Sie

Unit
body 1 PS

durch die SI-Einheit der Leistung

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body P

  (in Watt) aus.

Aufgabe 02-2:

Zur Anfertigung eines Drahtwiderstandes steht Konstantandraht (spezfischer Widerstand:

Unit
body --uriencoded--\rho =\; 0,5\;\Omega\cdot mm%5e2/m

) mit einem Durchmesser von

Unit
body 0,2 mm

und eine Porzellanwalze mit einem Durchmesser von

Unit
body 4 cm

zur Verfügung.

Welche Drahtlänge ist für einen Widerstand von 

Mathinline
body 500\; \Omega

 erforderlich, wie viele Windungen werden gebraucht und wie lang muss der für die Wicklung bestimmte Teil der Porzellanwalze sein, wenn Windung an Windung einlagig gewickelt wird? 

Aufgabe 02-3:

Ein in Haushalten oft verwendeter Querschnitt von elektrischen Leitungen ist

Unit
body --uriencoded--\textit%7BA%7D=1,5\;mm%5e2

. Diese Leitung darf nach VDE-Vorschrift „VDE 0100" mit maximal

Unit
body 16\;A

abgesichert werden.

3.1    Bestimmen Sie die maximal zulässige Stromdichte

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body S

 in dieser Leitung.

3.2    Berechnen Sie unter der Annahme, dass die Dichte der Leitungselektronen in Metallen

Mathinline
body --uriencoded--n=10%5e%7B23%7D\textrm%7Bcm%7D%5e%7B-3%7D

 beträgt, die Driftgeschwindigkeit 

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body v

 der Elektronen bei maximaler Stromdichte.

          Die Ladung eines Elektrons beträgt

Unit
body --uriencoded--\textit%7Be%7D=-1,602\cdot10%5e%7B-19%7D\;C

. 

Aufgabe 02-4

4.1   Berechnen Sie den Widerstand 

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body R

 eines Kupferdrahtes mit der Länge

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body l=10\;\textrm m

 und dem Querschnitt 

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body --uriencoded--A=1,5\; \textrm %7Bmm%7D%5e2

. (spez. Widerstand 

Mathinline
body --uriencoded--\rho_%7B\textrm %7BCu%7D %7D=1,79\cdot 10%5e%7B-8%7D\;\Omega \textrm m

).

4.2   Wie hoch ist die Stromdichte 

Mathinline
body S

, wenn durch diesen Draht ein Strom 

Mathinline
body I=10 \;\textrm A

 fließt?

4.3   Welchen Widerstand 

Mathinline
body R

 hat ein Aluminiumdraht mit gleicher Länge und gleichem Querschnitt (spez. Widerstand 

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body --uriencoded--\rho_%7B\textrm %7BAl%7D %7D=2,6 \cdot 10%5e%7B-8%7D\;\Omega \textrm m

)?

Aufgabe 02-5

Ein Kupferdraht mit den Daten 

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body --uriencoded--L=5\;\textrm m,\;A=2,5\textrm %7Bmm%7D%5e2,\; \rho_%7BCu%7D=1,79\cdot 10%5e%7B-8%7D\;\Omega \textrm m

 (bei 

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body --uriencoded--20\; %5e\circ\textrm C

) ,

Mathinline
body --uriencoded--\alpha=3,9 \cdot 10%5e%7B-3%7D\textrm K%5e%7B-1%7D

 erreicht eine Betriebstemperatur 

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body --uriencoded--\vartheta =70\; %5e\circ\textrm C

. Wie groß ist der Widerstand bei Raumtemperatur (

Mathinline
body --uriencoded--\vartheta =20\;%5e\circ\textrm C

) und bei Betriebstemperatur?