75 Aufgaben zum Kapitel

413
🖩

Lautsprecher

Ein Lautsprecher hat einen Widerstand von 8 Ω. Er soll mit 50 W betrieben werden und ist mit einer 10 m langen Kupferleitung mit einer Hi-Fi-Anlage verbunden. Welchen Querschnitt muss der Draht haben, damit die Leitungsverluste nur 5 % der Verstärkerleistung betragen?

414
🖩

Eisendraht

Welche Länge muss ein Eisendraht (`ϱ=0,12" Ωmm²/m"`) von 2 mm² Querschnitt haben, wenn sein Widerstand 30 Ω betragen soll?

417
🖩

Ein Eisendraht hat bei Zimmertemperatur (18°C) einen Widerstand von 2,4 Ω. Auf welchen Wert steigt der Widerstand bei einer Betriebstemperatur von 80°C (`α=0,0045" 1/K"`)?

418
🖩

Die Wolfram-Glühwendel einer Lampe hat eine Länge von 58 cm (doppelt gewendelt) und einen Querschnitt von 0,004 mm².
Welchen Widerstand hat sie bei Zimmertemperatur (20°C) und bei einer Betriebstemperatur von 2500°C (`ϱ=0,055" Ωmm²/m"`, `α=0,0041" 1/K"`)?

419
🖩

An einen Aluminiumdraht (`ϱ=0,029" Ωmm²/m"`) von 8 m Länge und 1,5 mm² Querschnittsfläche wird eine Spannung von 30 V gelegt.
Wie groß ist die Stromstärke?

420
🖩

Ein Motor von 25 kW Leistung und der Betriebsspannung 450 V wird über ein 250 m langes Kupferkabel (Durchmesser 4 mm) gespeist.
Welche Leistung geht in der Leitung verloren?

421
🖩

Eine Heizspirale für die Leistung 400 W bei 230 V soll aus Chromnickeldraht (`ϱ= 1,1" Ωmm²/m"`) vom Querschnitt 0,08 mm² hergestellt werden.
Welche Drahtlänge ist nötig?
Wie lange müsste bei gleichem Querschnitt ein Kupferdraht (`ϱ=0,018" Ωmm²/m"`) sein?
Was ergibt sich aus dem Resultat?

422
🖩

Die Leistung 3 kW soll mit einem Kupferkabel (`ϱ=0,018" Ωmm²/m"`, `A=40" mm²"`) 2 km weit geleitet werden.
Wie groß ist die Verlustleistung bei 230 V und bei 1500 V?

436
🖩

Wie groß ist der Widerstand eines Manganindrahtes von 8 m Länge und einem Durchmesser von 1,5 mm bei 20° (`ϱ=0,43" Ωmm²/m"`)?

437
🖩

Glühlampe

Auf einer Glühlampe steht die Angabe: "230 V, 60 W" geschrieben. Die Glühfadentemperatur ist `T=2400" K"` (Wolfram).

Wie groß sind der elektrische Widerstand und die Stromstärke bei stationärem Betrieb bzw. im Moment des Einschaltens (Abschätzung)?

438
🖩

Starkstromleitung

Zwischen zwei um 6 m entfernten Punkten einer Starkstromleitung aus Kupfer von 9,5 mm Durchmesser wird eine Spannung von 0,23 V gemessen.

Wie groß ist die Stromstärke in der Leitung?

439
🖩

Glühlampen

3 Glühlampen zu je 60 W sollen in 70 m Entfernung von einer Steckdose (230 V) betrieben werden. Der Anschluss erfolgt über eine Kupferleitung mit 1,5 mm Durchmesser.

Wie ändert sich die dem Netz entnommen Leistung, wenn eine Lampe ausfällt?

441
🖩

Wohnhaus

In einem Wohnhaus werden in Schnitt täglich 5 Stunden lang 80 m Kupferleitungsdraht vom Strom 4,5 A durchflossen.

Wie viel kWh werden jährlich eingespart, wenn Draht von 1,5 mm² Querschnitt statt 0,75 mm² verwendet wird?

465
🖩

Spannungsverlust

Welchen Spannungsverlust verursacht die aus 5 mm dickem Kupferdraht (`ϱ=0,0175" Ωmm²/m"`) bestehende Zuleitung zu der 650 m vom Speisepunkt entfernten Baustelle bei einer Belastung mit 60 A?

470
🖩

Baustellengenerator

Auf einer Baustelle soll ein Generator (`U_0=110" V"`, `R_i=0,2" Ω"`) einen 150 m entfernten Motor versorgen. Strombedarf des Motors 50 A, Leistungsaufnahme 4 kW. Wie dick muss das Kupferkabel mindestens sein?

476
🖩

Drahtspule

Kupferdraht von 1 mm Durchmesser ist auf einen Zylinder aufgerollt: Durchmesser des Zylinders 3 cm, Länge 7 cm, insgesamt 50 Lagen.
Wie groß ist der Widerstand dieser Drahtspule bei 80°C?

482
🖩

Relais

Ein Relais mit 40 000 Windungen von je 8,2 cm mittlerer Länge Kupferdraht (1,5 mm² Querschnitt) liegt an einer Spannung von 60 V.
Wie groß ist die Stromstärke?

487
🖩

Spannungsverlust

Welchen Spannungsverlust verursacht die aus 5 mm dickem Kupferdraht (`ρ=0,0175" Ωmm²/m"`) bestehende Zuleitung zu der 650 m vom Speisepunkt entfernten Baustelle bei einer Belastung mit 25 A?

488
🖩

Heizwiderstand

Ein Heizwiderstand aus 6, 4 m Nickeldraht (1,0 Ω mm²/m) vom Querschnitt 0,05 mm² wird an 230 V angeschlossen.
Wie groß sind die in ihm entstehende elektrische Leistung und die während 6 Stunden in Wärme umgesetzte elektrische Arbeit?

489
🖩

Projektionslampe

Für eine Projektionslampe von 150 W und 60 V soll zum Anschluss an 125 V ein Vorwiderstand aus 0,4 mm dickem Konstantandraht gewickelt werden (`ϱ=0,5" Ωmm²/m"`).
Wie viel m Draht sind erforderlich, und welche Leistung verbraucht der Vorwiderstand?

490
🖩

Spannungsquelle

Ein Motor von 25 kW Leistung und der Antriebsspannung 450 V wird über eine 250 m lange Kupferdoppelleitung von 4 mm Durchmesser gespeist.
Wie viel Prozent der von der Spannungsquelle abgegebenen Leistung gehen in der Leitung verloren?

656
🖩

Wickelt man von einer Spule 10 m Draht ab, so erhöht sich bei derselben Spannung der Strom von 1,52 A auf 1,54 A. Wie viel m Draht enthält die volle Spule?

658
🖩

Relais

Ein Relais trägt 40 000 Windungen von je 8,2 cm mittlerer Länge aus 0,5 mm dickem Kupferdraht und liegt an einer Spannung von 60 V. Welcher Strom fließt?

659
🖩

Wie groß ist die Zunahme des Widerstands eines Drahtes, wenn er bei unveränderter Masse auf die zehnfache Länge gestreckt wird?

660
🖩

Kupferdraht

An einen Kupferdraht (`ϱ=0,01786" Ωmm²/m"`) von 10 m Länge und " 2 mm²" Querschnitt wird eine Spannung von 20 V gelegt. Wie groß ist die Stromstärke?

662
🖩

Motor

Ein Motor von 25 kW Leistung und der Klemmenspannung 450 V wird über ein 250 m langes Kupferdoppelkabel von 4 mm Durchmesser gespeist. Wieviel Prozent der abgegebenen Leistung gehen in der Leitung verloren (`ϱ=0,0178" Ωmm²/m"`)?

1321
🖩

Beim Anschluss eines elektrischen Ofens an das 230 V-Netz über ein 10 m langes Kupferdoppelkabel von 1,5 mm² Querschnitt sinkt die Spannung am Ofen um 2,5 V. Welche Leistung verbraucht der Ofen (`ϱ=0,0178" Ωmm²/m"`)?

1638

Was ist ein p-Halbleiter?

1687

Was kann man durch Dotieren von Halbleitern erreichen?

1688

Was sind dotierte Halbleiter?

2001
❓ *

Metallgitter

2002

Wie lautet die Formel für den Widerstand eines Metalldrahtes?

2003

Wie reagiert der Widerstand eines Metalldrahts auf Temperaturänderung?

2005

Welche Größen beeinflussen den Widerstands eines Metalls?

2006
✅ *

Widerstand eines Metalldrahts

Der elektrische Widerstand eines Metalldrahts steigt, wenn …

2007
✅ *

Widerstand eines Halbleiter

Der elektrische Widerstand eines Halbleiters steigt, wenn …

2008

Welchen Effekt nutzen DMS (Dehnungsmessstreifen)?

2010

Wie ändert sich der Widerstand von Metallen mit steigender Temperatur?

2013

Wie ändert sich der elektrische Widerstand eines Metalldrahts bei Dehnung?

2014

Was versteht man unter dem Seebeck-Effekt?

2015

Nach welchem Prinzip funktioniert ein Thermoelement?

2016

Wo wird das Thermoelement angewendet?

2017

Was versteht man unter dem Peltier-Effekt?

2018

Warum kann man mit einem Thermoelement aus einer Temperaturdifferenz nicht beliebig elektrischen Strom erzeugen?

2019

Wo wird der Peltier-Effekt angewendet?

2020

Welche thermoelektrischen Erscheinungen gibt es in einem Stromkreis, der aus zwei Metallen besteht?

2021

Was passiert, wenn man zwei verschiedene Metalle miteinander verbindet?

2022

Sind die Verluste einer Freileitung zur Stromversorgung im Sommer oder im Winter geringer?

2023

Welche Elemente eignen sich zur Halbleiterherstellung?

2024

Welches Element wird hauptsächlich zur Halbleiterherstellung verwendet?

2025

Zu welcher Gruppe im Periodensystem gehören Halbleiterelemente?

2026

Wie ist Silizium aufgebaut?

2027

Was ist ein NTC-Widerstand?

2028

Wie funktioniert die Stromleitung im Halbleiter?

2029

Warum wird der Widerstand eines Halbleiters mit steigender Temperatur kleiner?

2033
🖩

Eine Kupferwicklung eines Elektromotors hat bei 20 °C einen Widerstand von 39,5 Ω. Es ist der Widerstand bei der Betriebstemperatur von 80 °C zu berechnen.

2096
✅ *

Wenn zwischen Leitungsband und Valenzband eine große Bandlücke ist, dann …

2097
✅ *

Wenn zwischen Leitungsband und Valenzband eine kleine Bandlücke ist, dann …

2098
✅ *

Wenn einander Leitungsband und Valenzband überlappen dann,
sind kaum Elektronen im Leitungsband. …

2100

Warum werden Halbleiter dotiert?

2101

Was ist ein n-Halbleiter?

2102
✅ *

Zu den Halbleiterelementen gehört …

2362

Wie bewegen sich Elektronen in Metallen bei Anlegen einer Spannung?

2363

Wie kommt es zum Widerstand in einem Metall?

3500

Wie lautet die Definitionsgleichung für den spezifischen Widerstand?

3656
🖩

Der spezfische Widerstand von Metallen ist annähernd zur

absoluten
Celsius

Temperatur

direkt
indirekt

proportional.

3749
✅ *

Zwei verschiedene Metalle bilden einen Leiterkreis, die Temperaturen der Kontakstellen seien `T_1` und `T_1`. Die Potenzialdifferenzen zwischen 1 und 2, sowie zwischen 3 und 4 heißen …

3752
✅ *

Thermostrom

Bilden zwei verschiedene Leiter einen geschlossenen Kreis, wobei die Kontaktstellen verschiedene Temperatur haben, so fließt der Thermostrom …

3754
✅ *

Die Thermospannung und der Widerstand in einem Leiterkreis sind …

3994
🖩

Wo befindet sich die Schadenstelle einer in der Erde liegende Doppelleitung bei der Temperatur des Erdreiches `5" °C"`, wenn von beiden Seiten die Widerstände `R_1=8,55 " Ω" ` und `R_2=14,24 " Ω"` gemessen wurden? Bei `5" °C"` beträgt der Gesamtwiderstand `17,79 " Ω"` Wie groß ist der Übergangswiderstand des Kurzschlusses?

3998
🖩

Welchen Gleichstromwiderstand hat eine Telefonleitung aus Kupfer von `4,5" km"` Länge und `4" mm"` Durchmesser? (`ϱ_{"Cu"}=0,017 " Ω mm²/ m"`)

4001
🖩

Die Feldwicklung eines Elektromotors hat bei `20" °C" `einen Widerstand von `500" Ω"`. Welchen Widerstand hat sie im Betrieb bei `62" °C"`? (`α_{"Cu"}=3,93*10^{−3}" 1/K"`)

4013
🖩

Ein Draht wird um 5% gedehnt. Wie groß ist die Zunahme seines elektrischen Widerstands?

4950

Was sind OLEDs?

7212
✅ *

Fügt man einen p-Halbleiter und einen n-Halbleiter zusammen, so ist der spezifische Widerstand der Grenzschicht ist viel …

 

NaWi@HTL 1 bis 2

23. Stromleitung in Metallen und Halbleitern

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