Sem I (Tech.Grun.Infor) - N4

Question 1

S

Answer 1

Stromdichte. Плотность тока

Question 2

t

Answer 2

Zeit

Question 3

U

Answer 3

elektrische Spannung

Question 4

v

Answer 4

Geschwindigkeit

Question 5

W

Answer 5

Energie, Arbeit

Question 6

k

Answer 6

spezifischer Leitwert

Question 7

a

Answer 7

Widerstands-
Temperaturkoeffizient

Question 8

0

Answer 8

Temperatur

Question 9

Was ist die Augenblicksleistung und wie wird sie berechnet?

Answer 9

Die Augenblicksleistung p(t) ist das Produkt aus Strom i(t) und Spannung u(t) zu einem bestimmten Zeitpunkt und wird berechnet als:

p(t)=i(t)⋅u(t)

Question 10

Wie wird die mittlere Leistung für Gleichgrößen vereinfacht?

Answer 10

Für Gleichgrößen vereinfacht sich die mittlere Leistung zu

P=U⋅I

Question 11

Welche Einheit wird für Energie in der Elektrotechnik verwendet?

Answer 11

Die SI-Einheit für Energie ist die Wattsekunde (Ws), die auch als Joule (J) bekannt ist.

Question 12

Wie berechnet man die erforderliche elektrische Stromstärke, um einen Liter Wasser in 10 Minuten von 0°C auf 100°C zu erhitzen?

Answer 12

Berechnung der benötigten Energie: Q=m(Масса)⋅c(Капацитет воды)⋅ΔT(Изменение температуры) = 1кг * 4186J/(kg*K) * 100K = 418600J

Berechnung der elektrischen Leistung: P = Q(energie) / t(Zeit) = 418600J / 600 = 697,67W

Berechnung der Stromstärke: I = P / U = 697,67W / 230V = 3.03A

Question 13

Was ist der Wirkungsgrad und wie wird er berechnet?

Answer 13

Der Wirkungsgrad η ist das Verhältnis der Nutzleistung P(Nutz) zur aufgewendeten Gesamtleistung 𝑃(ges) und wird berechnet als
𝜂=P(Nutz) / P(ges)

Question 14

Was passiert in einer Induktivität, wenn eine konstante Spannung angelegt wird?

Answer 14

Ток возрастает линейно, при этом ток в дросселе всегда постоянный, а вот напряжение может быть прерывистым.

Question 15

Wie unterscheidet sich das Verhalten eines Kondensators bei Wechselstrom im Vergleich zu Gleichstrom?

Answer 15

При переменном токе напряжение на конденсаторе опережает ток на 90° или π/2. При постоянном токе напряжение на конденсаторе остаётся постоянным, в то время как ток может быть нестабильным.

Question 16

Was ist eine Z-Diode und wie wird sie zur Stabilisierung verwendet?

Answer 16

Eine Z-Diode ist ein nichtlineares Bauteil, das zur Spannungsstabilisierung verwendet wird. Sie hat eine Kennlinie, die eine stabile Spannung über einem bestimmten Strombereich ermöglicht.

Question 17

Angenommen, du möchtest einen Wasserkocher mit einer Leistung von 1500W an ein 230V Netz anschließen. Wie groß muss der erforderliche Strom sein?

Answer 17

Die erforderliche Stromstärke I berechnet sich aus der Leistung P und der Spannung U mit der Formel
I = P / U = 1500W / 230V = 6,52A

Question 18

Wenn du eine Glühlampe mit einem Widerstand von 50Ohm an eine 12V Batterie anschließt, welche Leistung wird die Lampe aufnehmen?

Answer 18

Die Leistung P wird mit der Forel:
P = (12^2V) / 50Ohm = 2,88W

Question 18

Du möchtest einen Kondensator in einem Schaltkreis verwenden, der eine konstante Stromquelle von 2 A hat. Wie wird sich die Spannung über dem Kondensator mit einer Kapazität von 500 µF (Mikrofarad) nach 5 Sekunden verändern?

Answer 18

Die Spannung U über dem Kondensator berechnet sich mit der Formel
𝑈 = (I * t) / C = (2A * 5s) / (500 * 10^-6F) = 20V

Question 19

In einem einfachen Gleichstromnetzwerk hast du drei Widerstände: 10 Ohm, 20 Ohm und 30 Ohm, die in Serie geschaltet sind. Welche Gesamtspannung benötigst du, um einen Strom von 2A durch das Netzwerk fließen zu lassen?

Answer 19

Die Gesamtspannung U berechnet sich aus der Summe der Spannungen über den einzelnen Widerständen. Da die Widerstände in Serie sind, ist der Gesamtwiderstand:
𝑅ges = 10Ω + 20Ω + 30Ω = 60Ω.
Die Spannung U ist dann:
U = I ⋅ Rges = 2A ⋅ 60Ω = 120V

Question 20

Eine Spule hat eine Induktivität von 0,5H und wird an eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 50Hz angeschlossen. Welche Phasenverschiebung ergibt sich zwischen Spannung und Strom?

Answer 20

X_L(induktiver Blindwiderstand) = 2* π * f(Frequenz) * L(Induktivität) = 2 ⋅ π ⋅ 50Hz ⋅ 0,5H = 2 ⋅ π ⋅ 25 ≈ 157,08Ω

Phasenverschiebung = 90∘ oder (π / 2) Radiant

Question 21

Du hast eine Diode in einem Stromkreis, durch die 10 mA fließen, wenn eine Spannung von 0,7 V anliegt. Wie verhält sich die Spannung an der Diode, wenn der Strom auf 20 mA erhöht wird, vorausgesetzt, die Temperatur bleibt konstant?

Answer 21

Da die Diode ein nichtlineares Bauteil ist, wird die Spannung nicht einfach linear steigen. Für kleine Änderungen und bei Annahme einer idealen Diode wird die Spannung geringfügig ansteigen, aber das genaue Verhalten müsste aus der Diodenkennlinie entnommen werden.

Question 22

Du möchtest die Energie berechnen, die erforderlich ist, um eine elektrische Heizung mit einer Leistung von 2 kW für 3 Stunden zu betreiben. Wie viel Energie wird verbraucht?

Answer 22

Die Energie 𝑊 berechnet sich aus der Leistung 𝑃 und der Zeit 𝑡 mit der Formel
𝑊 = 𝑃 ⋅ 𝑡 = 2000W ⋅ 3h = 6000Wh = 6kWh

Question 23

Du hast einen Widerstand von 50 Ohm, durch den ein Strom von 0,5 A fließt. Welche Spannung fällt über dem Widerstand ab?

Answer 23

Die Spannung 𝑈 über dem Widerstand berechnet sich mit dem Ohmschen Gesetz:
U = R ⋅ I = 50Ω ⋅ 0,5A = 25V

Question 24

Eine Induktivität von 1H wird in einen Stromkreis mit einer Wechselspannung von 230V bei 50Hz eingebaut. Wie groß ist der induktive Blindwiderstand 𝑋(L)?

Answer 24

Der induktive Blindwiderstand 𝑋(𝐿) berechnet sich mit der Formel
𝑋(𝐿) = 2𝜋𝑓𝐿 = 2𝜋 ⋅ 50Hz ⋅ 1H = 314,16Ω

Question 25

Du hast einen Kondensator mit einer Kapazität von 470 µF und möchtest wissen, wie lange es dauert, ihn mit einer konstanten Stromquelle von 10 mA auf eine Spannung von 12 V aufzuladen.

Answer 25

Die Ladezeit 𝑡 berechnet sich aus
𝑡 = (𝐶 ⋅ 𝑈) / 𝐼 = (470 × 10^−6F ⋅ 12V) / (10 * 10^-3A) = 0,564s

Question 26

Eine Glühlampe hat einen Widerstand von 240 Ohm und wird an eine 120 V Gleichspannungsquelle angeschlossen. Wie viel Leistung nimmt die Glühlampe auf?

Answer 26

Die Leistung 𝑃 berechnet sich mit der Formel:
𝑃 = 𝑈^2 / R = (120^2V^2) / 240Ohm = 60W

Question 27

Wenn eine Z-Diode bei 5 V zu leiten beginnt und einen Strom von 10 mA benötigt, um ihre stabile Spannung zu halten, welche Vorwiderstand benötigst du, wenn du sie an eine 12V Quelle anschließt?

Answer 27

Der Vorwiderstand 𝑅 berechnet sich mit der Formel:
𝑅 = (𝑈Quelle − 𝑈Z-Diode) / 𝐼 = (12V - 5V) / (10 * 10^-3A) = 700Ohm

Question 28

Ein Transformator hat auf der Primärseite 500 Windungen und auf der Sekundärseite 100 Windungen. Wenn an der Primärseite eine Spannung von 230 V anliegt, welche Spannung erhält man an der Sekundärseite?

Answer 28

Die Sekundärspannung 𝑈sek berechnet sich aus dem Verhältnis der Windungszahlen mit
𝑈sek = 𝑈prim ⋅ (𝑁sek / 𝑁prim) = 230V * (100 / 500) = 46V

Question 29

Ein Motor hat einen Wirkungsgrad von 85% und benötigt eine elektrische Leistung von 1500 W. Welche mechanische Leistung gibt der Motor ab?

Answer 29

Die abgegebene mechanische Leistung 𝑃mech berechnet sich mit der Formel:
𝑃mech = 𝜂 ⋅ 𝑃elektr = 0,85 ⋅ 1500W = 1275W

Question 30

Wie würde sich der Strom in einem Leiter ändern, wenn die Spannung verdoppelt wird und der Widerstand konstant bleibt?

Answer 30

Der Strom würde sich ebenfalls verdoppeln, da I = U / R

Question 31

Erklären Sie den Unterschied zwischen elektrischer Stromrichtung und technischer Stromrichtung.

Answer 31

Die elektrische Stromrichtung ist die tatsächliche Bewegungsrichtung der Elektronen (negativ zu positiv), während die technische Stromrichtung von positiv zu negativ definiert ist.

Question 32

Wie berechnet man die elektrische Leistung in einem Stromkreis, wenn die Spannung und der Strom bekannt sind?

Answer 32

Die elektrische Leistung 𝑃 wird berechnet als 𝑃 = 𝑈 × 𝐼

Question 33

Warum sind Metalle gute elektrische Leiter?

Answer 33

Metalle haben frei bewegliche Elektronen, die nur eine geringe Bindung zum Atomkern haben.

Question 34

Welche physikalische Größe wird durch die Einheit Coulomb (C) dargestellt?

Answer 34

Die Einheit Coulomb (C) stellt die elektrische Ladung dar.

Question 35

Wie wird das Ohmsche Gesetz in einem Diagramm mit Spannung und Strom dargestellt?

Answer 35

In einem Diagramm mit Spannung (U) auf der y-Achse und Strom (I) auf der x-Achse wird das Ohmsche Gesetz als eine gerade Linie dargestellt, deren Steigung dem Widerstand 𝑅 entspricht.

Question 36

Was passiert auf atomarer Ebene, wenn ein Material ionisiert wird?

Answer 36

Bei der Ionisierung wird ein Elektron aus einem Atom entfern oder ein zusätzliches Elektron in das Atom eingebracht, wodurch positive oder negative Ionen entstehen.

Question 37

Was ist die Basiseinheit für die elektrische Stromstärke im SI-System?

Answer 37

Die Basiseinheit für die elektrische Stromstärke im SI-System ist das Ampere (A).

Question 38

Wie viel Energie in Joule wird verbraucht, wenn ein Gerät mit einer Leistung von 1000 Watt für 2 Stunden betrieben wird?

Answer 38

Die Energie 𝐸 berechnet sich aus der Leistung 𝑃 und der Zeit 𝑡:
𝐸 = 𝑃 × 𝑡 = 1000W × 2h = 1000W × 7200s = 7200000J =7,2MJ

Question 39

Welcher Widerstand ist erforderlich, um einen Strom von 2A bei einer Spannung von 12V zu erzeugen?

Answer 39

Der Widerstand 𝑅 berechnet sich mit dem Ohmschen Gesetz: R = U / I = 12V / 2A = 6Ohm

Question 40

Ein Kondensator hat eine Kapazität von 100 µF. Wie viel Ladung in Coulomb kann er bei einer Spannung von 10 V speichern?

Answer 40

Die gespeicherte Ladung 𝑄 berechnet sich mit der Formel
𝑄 = 𝐶 × 𝑈 = 100 × 10^−6F × 10V = 0,001C = 1mC

Question 41

Ein Widerstand von 5Ohm wird an eine Spannungsquelle von 20V angeschlossen. Wie groß ist die durch den Widerstand fließende Stromstärke?

Answer 41

I = U / R = 20V / 5Ohm = 4A

Question 41

Eine Glühlampe hat eine Leistung von 60 Watt und wird an eine 230 V Wechselspannungsquelle angeschlossen. Wie groß ist der Widerstand der Glühlampe?

Answer 41

R = U^2 / P = 230^2V^2 / 60W = 882,5Ohm

Question 41

Wie verhält sich die elektrische Leitfähigkeit in Metallen bei steigender Temperatur?

Answer 41

Электропроводность металлов уменьшается с повышением температуры, поскольку подвижность электронов нарушается из-за увеличения колебаний решетки (фононов).

Question 41

Welche physikalische Größe wird mit der Einheit Henry (H) gemessen und welche Bedeutung hat sie?

Answer 41

Die Einheit Henry (H) misst die Induktivität, die Fähigkeit einer Spule, bei einer Änderung des Stroms eine Spannung zu induzieren.

Question 41

Wenn ein elektrischer Strom von 3 A für 2 Minuten fließt, wie viel Ladung ist bewegt worden?

Answer 41

Q = I * t = 3A * 120s = 360C

Question 41

Eine elektrische Heizung hat einen Widerstand von 50 Ohm und wird an eine Spannungsquelle von 230 V angeschlossen. Welche Leistung nimmt die Heizung auf?

Answer 41

P = U^2 / R = 230^2V^2 / 50Ohm = 1058W

Question 41

Berechne die Frequenz eines elektrischen Signals, wenn die Periodendauer 5 ms beträgt.

Answer 41

Die Frequenz 𝑓 berechnet sich als Kehrwert der Periodendauer 𝑇:
𝑓(Frequenz) = 1 / T(Periodendauer) = 1 / 0,005s = 200Hz

Question 42

Ein elektrischer Strom von 4 A fließt durch einen Leiter für 10 Sekunden. Wie viel elektrische Arbeit wird verrichtet, wenn die Spannung 12 V beträgt?

Answer 42

W(elektrische Arbeit) = U * I * t = 12V * 4A * 10s = 480J

Question 43

Was passiert bei einem pn-Übergang ohne äußere Spannung?

Answer 43

Без внешнего напряжения электроны мигрируют из n-слоя в p-слой и рекомбинируют там с дырками, что приводит к диффузии носителей заряда.