Physikklausur: Elektrik / Magnetismus

Florean · Anmeldungsdatum: 02.10.2014 Beiträge: 18

1) Die Autoelektrik bei großen LKWs hat 24V Standardspannung. Der Anlasser braucht 400A.
a) Wie großt ist die Kraft auf ein 5m langes Starthilfekabel im Erdmagnetfeld.
U = 24V, i = 400A, 5m = Länge und B = 10^(-4) Vsm^(2)
Aus F = i * l * B folgt F = 400 A * 5m * 10^(-4)Vsm^(2) und somit 0.16 Newton.

b) Bei einem Test ist das Kabel (rot + schwarz = 10m) um eine Eisenstange mit μr = 15 zu einer Spule mit 50cm Länge und 10cm Durchmesser gewickelt. Wie stark muss der Strom für ein Magnetfeld von einem Tesla sein?
Hier nutzen wir die Formel: B = μ0 * μr * i * n/l und formen nach i um.
Somit folgt: i = B / (μ0 * μr * i * n/l)
Wenn wir einsetzen folgt: i = (1T / (12.57*10^(-7)NA^(-2) * 15 * n/l))

Ich vermute mal das wir n/l so ermitteln können: u = π * 0.1m (10 cm)
und daraus folgt n = (10m / (π * 0.1m)) was 31.831 ergibt.
Jetzt folgt: i = 1T / (12.57*10^(-7)NA^(-2) * 15 * 31.831/10m)
Somit ist i = 16661.8 A.

2) In einer schwarz/weiß Fernsehrohre werden Elektronen auf 1000km/s beschleunigt.
a) Wie groß ist die beschleunigende Spannung?
Ich nehme mal an U * Q = 1/2*m * v^(2) ist hierfür die Formel.
Dann ergibt sich für U = (1/2*m*v^(2)) / Q
Eingesetzt erhalte ich für U = ((0.5*(9.109*10^(-31)kg) * (1000 km/s)^(2)) / (1.602*10^(-19)C))
was bei mir für U = 0.000003V ergibt.

3) Gegeben:
2000m langes Stromversorgungskabel je 97A.
Kabeltrommel 2m Dicke und 3m Durchmesser.
Es wird doppelte Stormstärke bei einem Test des Stromversorgungskabel verwendet.
Wie stark war das entstehende Magnetfeld?

Alles in die Formel B = μ0 * I * n/l eingesetzt ergibt:
B = 4π * 10^(-7)Vs/Am * (97A * 2) * n/l.
In diesem Fall fehlen mir nur die Windungsanzahlen.
Laut Lösung folgt: u = π * 3m = 9.43m.
Mir ist nicht klar, wieso man den Durchmesser (3m) mal π nimmt. Wieso macht man das?
Daraus folgt dann n = 2000m / 9.43m = 212 Windungen.
Der Rest ist klar, für n wird 212 eingesetzt und durch 2m dividiert.

4) Demnächst werden Elektronen mit 250V beschnleunigt. Wie schnell werden die Elektronen sein?
Formel ist: U * Q = 1/2m * v2. Woher kann ich diese Formel herleiten (Oder gilt sie Allgemein)?
Meine Lösung ist 9.377 (VC/kg) * 10^(6) (ist korrekt). Aber wie wird aus VC/kg denn m/s?

5) Aus 30000A * 12m * 10^(-4) (Vs/m^(2)) soll 36N folgen. Die 36 sind mir klar, aber wie wird aus A * (Vs/m2) = Newton?

Ist etwas viel, aber das sind die einzigen Fragen die ich habe :-)

Grüße Florean

E=mc² · Anmeldungsdatum: 24.06.2014 Beiträge: 494