Aufgabe 1) Kenngrößen
Gegeben sind:
- ein Plattenkondensator mit kreisförmigen Platten. Diese haben einen
Durchmesser von 12cm und einen Abstand von 3mm.
- eine Spule mit 1200 Windungen, einer Querschnittsfläche von 14cm2
und einer Länge von 40cm.
a) Berechnen Sie für beide Bauteile die Kenngrößen C bzw. L.
b) Beschreiben Sie für beide Bauteile alle Möglichkeiten, die Kenngröße zu
vergrößern.
c) In den Kondensator und die Spule werden jeweils Materialien eingeführt.
Danach liegen folgende veränderte Größen vor: C=88pF L=30mH
Berechnen Sie εr und μr.
!!!!! Ab jetzt gelten die neuen Kenngrößen aus Aufgabe c) !!!!!
d)Welche Spannung muss man an den Kondensator anlegen, um eine Ladung von 12nC
zu speichern?
e) Ein Spulenstrom wird innerhalb von 3ms so verändert, dass eine Spannung von
+12V induziert wird. Wie hat sich der Strom verändert?
Aufgabe 2) Felder
Es gelten weiterhin die Angaben aus Aufgabe 1c) und ff.
a) Welche Feldstärke liegt in Aufgabe 1d) vor?
b) Durch die Spule in Aufgabe 1e) fließe zunächst ein Strom von 3A. Berechnen
Sie die Magnetische Flussdichte vor und nach der Stromänderung.
Aufgabe 3) Energieinhalt
Es gelten weiterhin die Angaben aus Aufgabe 1c) und ff.
a) Welche Energie ist in dem Kondensator gespeichert?
b) Welche Energie wurde in der Spule freigesetzt oder benötigt?
Aufgabe 4) Dynamische Vorgänge
a) Zeigen Sie für alle vier Fälle, dass
bzw. gelten. Hinweis:
b) Welcher Zusammenhang besteht zwischen U0 und I0 ?
R sei nun in allen Fällen 1kΩ. Kondensator und Spule aus Aufgabe 1c) sind
mit ihm verbunden.
c) Wie stark hat sich der Kondensator aus 1d) nach 40 ns entladen? (Angabe in
Prozent).
d) Wie lange dauert der Vorgang aus 2b), wenn er nicht gleichmäßig sondern über
den Widerstand, also exponentiell stattfindet?