Lösungen - Prüfungsarbeit PDF

## Lösungen ### A) WIDERSTÄNDE 1. a) Hat die Lampe einen größeren Widerstand, so können pro Sekunde weniger Elektronen durch die Lampe fließen. Also wird die Anzahl der Elektronen im Stromkreis geringer. Die Energie pro Elektron bleibt gleich. b) Wenn die Spannung größer ist, erhält jedes Elekt...

## Lösungen ### A) WIDERSTÄNDE 1. a) Hat die Lampe einen größeren Widerstand, so können pro Sekunde weniger Elektronen durch die Lampe fließen. Also wird die Anzahl der Elektronen im Stromkreis geringer. Die Energie pro Elektron bleibt gleich. b) Wenn die Spannung größer ist, erhält jedes Elektron mehr Energie. Die Anzahl der Elektronen im Stromkreis bleibt gleich. 2. a) Konstantan ist der Markenname einer Legierung aus 55% Kupfer, 44% Nickel und 1% Mangan. b) Der Vorteil von Konstantan ist die Eigenschaft, dass es über eine große Temperaturspanne einen fast konstanten elektrischen Widerstand hat. c) Viele Widerstandsbauteile werden aus Konstantan hergestellt, weil man dadurch ihren Widerstandswert unabhängig von der Temperatur festlegen kann. 3. **Mögliche Lösungen:** - **Drahtlänge:** Ein Widerstand stelle ich mir als Baustelle auf der Autobahn vor. Aus drei Spuren werden z. B. zwei Spuren. Ist die Baustelle kurz, so ist sie gleich überwunden. Durch eine lange Baustelle brauche ich aber viel länger um hindurch zu fahren. Daher hat ein langer Draht einen höheren Widerstand als ein kurzer. - **Querschnittsfläche:** Ein Draht der Querschnittsfläche 1 mm² ist eine Straße mit einem Fahrstreifen. Ohne Stau können hier eine bestimmte Anzahl Fahrzeuge fahren (z. B. 100 Fahrzeuge). Verdoppelt man die Querschnittsfläche, so gibt es zwei Fahrstreifen. Dadurch können doppelt so viele Fahrzeuge staufrei fahren. Entsprechend, hat ein Draht mit einer größeren Querschnittsfläche einen kleineren Widerstand. - **Material:** Über eine Straße mit Kopfsteinpflaster kann man nur langsam fahren. Über eine frisch asphaltierte Straße viel schneller. Der Widerstand eines Drahtes ist also vom Material abhängig, es nicht nur die Elektronen (fahrende Autos) sondern auch noch die Drahtteilchen. Im kalten Draht bewegen sich die Teilchen ein bisschen. Das sind dann parkende Autos. Bei höherer Temperatur bewegen sich die Teilchen im Draht stärker. nehmen also mehr Raum ein. Das sind parkende Lkws. Wenn auf meiner Straße viele LKW stehen, muss ich mich mühsam hindurch manövrieren. Wenn an derselben Stelle Autos stehen, kann ich leichter drum herumfahren. Somit ist der Widerstand bei einem heißen Draht größer als bei einem kalten. 4. a) $U = 230 V$, $I = 0.43 A$. $R = \frac{U}{I} = \frac{230 V}{0.43 A} = 535 Ω$. Die Glühlampe hat einen Widerstand von 535 Ω. b) $R = 150 Ω$ , $I = 0.08 A$, $U = R*I = 150 Ω * 0.08 A = 12 V$ Am Widerstand liegen 12 V Spannung an. c) $U = 9 V$, $R = 70 Ω$, $I = \frac{U}{R} = \frac{9 V}{70 Ω} ≈ 0.129 = 129 mA$. Durch den Elektromotor fließen ca. 129 mA. 5. **Rote Kurve** -> Eisendraht: Je höher die Spannung U ist, desto heißer wird der Draht. Bei Eisendraht steigt der Widerstand mit der Temperatur. Folglich steigt die Stromstärke I mit zunehmender Spannung U immer weniger an. **Blaue Gerade** -> Konstantandraht: Der Widerstand von Konstantandraht ist unabhängig von der Temperatur. Verdoppelt sich die Spannung, verdoppelt sich auch die Stromstärke. Verdreifacht sich die Spannung, verdreifacht sich die Stromstärke. **Grüne Kurve** -> Die Graphitmine erwärmt sich nicht so schnell wie Eisen. Daher hat die Graphitmine bei kleiner Spannung und somit niedriger Temperatur einen höheren Widerstand. Je höher Spannung und Temperatur werden, desto niedriger wird der Widerstand. Folglich steigt die Kurve im weiteren Verlauf immer stärker an. ### B) ELEKTROMAGNETISMUS 1. a) Im Bild schwebt der obere Scheibenmagnet, weil sich zwei gleichnamige Pole (Südpole) gegenüberstehen und einander abstoßen. b) Dreht man einen der Magnete um, stehen sich ungleichnamige Pole gegenüber und ziehen einander an. Der obere Magnet schwebt dann nicht mehr. c) *Zeichne das Bild in dein Heft ab. *Zeichne Magnetnadeln unter dem gespannten Kabel ein.* * Die Magnetfelder eines Stabmagnets*