Aufgaben zu Widerstand, Spannung usw.

[Nille]

Hi!

ich hab hier drei aufgaben aus dem bereich aus der elektrotechnik...und ich komm einfach nicht auf die ergebnisse :( hab bestimmt 2 stunden überlegt und gerechnet...komm aber nicht drauf! vielleicht ist ja irgendjemandem von euch langweilig und hat lust eine aufgabe mal zu rechnen ;) könnt mir vorstellen, dass mir eine lösung schon reicht und ich somit die anderen aufgaben lösen kann :)

vielen dank schon mal im voraus!

Aufgabe 1
Man berechne die Stromstärke I und die Spannungen an sämtlichen Widerständen (Polarität angeben). Welchen Wert hat UAB?

Aufgabe 2
Wie ist R2 einzustellen, damit sich eine Klemmspannung U=9V ergibt?

Aufgabe 3
Zwei Batterien mit den Leerlaufspannungen U01=10V; U02=20V und den Kurzschlussströmen Ik1=5A; IK2=5 A liegen in Reihe mit einem Ohmschen Widerstand R=5Ω. Welche zusätzliche ideale Spannungsquelle Uq muss in den Stromkreis gelegt werden, damit an R die Spannung U=6V abfällt? Die Batterien sind dabei als lineare Spannungsquellen zu betrachten.

 

[Isabell]

AW: Aufgaben zu Widerstand, Spannung usw.

Aufgabe 1:
Am besten mit Ersatzspannungsquelle:
Quelle 1 +5V, 3Ohm prallel zu Quelle 2 mit -10V, 7Ohm
Die beiden zusammen:
Leerlaufspannung: 7+3Ohms Spannungsteiler an 15V --> 0,5V
und Innenwiderstand 7 || 3 = 7*3/(7+3) = 2,1 Ohm

Strom in der Schleife: 15V / 10 Ohm = 1,5A
an den 3 Ohm sind 3*1,5A=4,5V nach oben (gegen die 5V) -- bleibt Uab=+0,5V
am 1 Ohm entstehen 1,5V nach unten
am 2 Ohm 3V nach links
am 4 Ohm 6 V nach rechts

Bitte nachkontrollieren, Spannungssummen rechnen

 

[MartinRo]

AW: Aufgaben zu Widerstand, Spannung usw.

Hallo,

die erste Schaltung besteht aus einer reinen Reihenschaltung aus Widerständen und Spannungsquellen ohne Abgänge. Deshalb gilt: I=IR1=IR2=IR3=IR4=IUq1=Uq2=Uq3. Aus diesem Grund kannst Du die Spannungsquellen sowie die Widerstände gedanklich hinter einander anordnen.

Für die Polarität zeichnen wir die Stromrichtung im Uhrzeigersinn und für die Spannungen laufen wir ebenfalls im Urzeigersinn durch die Masche.

Dann gilt:
Uges=Uq2 -Uq3 -Uq1 =2V -5V -12V = -17V
Rges =R1+R2+R3+R4 =10Ohm
Iges =IR1=IR2=IR3=-1,5A.
UR1=-1,5V
UR2=-3,0V
UR3=-4,5V
UR4=-6,0V
Das Minus rührt von der Betrachtung im Uhrzeigersinn her. --> Stromrichtung gegen Urzeigersinn.
UAB =5V+UR3=0,5V

Für die zweite Schaltung wird es etwas schwieriger, der Überlagerungssatz währe hier eine Lösung. Ich demonstriere an der ersten Schaltung und behalte störrisch die Strompfeile im Urzeigersinn bei.

Uq1=-12V Uq2 und Uq3 kurzgeschlossen. Rges 10 Ohm
IR1=-1,2A
IR2=-1,2A
IR3=-1,2A
IR4=-1,2A

Uq2=2V Uq1 und Uq3 kurzgeschlossen. Rges 10 Ohm
IR1=0,2A
IR2=0,2A
IR3=0,2A
IR4=0,2A

Uq3=-5V Uq1 und Uq3 kurzgeschlossen. Rges 10 Ohm
IR1=-0,5A
IR2=-0,5A
IR3=-0,5A
IR4=-0,5A

Alle Ströme addiert ergibt wieder -1,5A. Den Rest kannst Du jetzt wieder wie oben berechnen.

Tipp: Wende jetzt den Überlagerungssatz für die Schaltung 2 an. Die Stromquelle darfst Du aber nicht kurzschließen, sondern musst sie unterbrechen, wenn Du die Spannungsquellen betrachtest.


Gruß

Rossi

 

[MartinRo]

AW: Aufgaben zu Widerstand, Spannung usw.

Sorry Isi,

diesmal wars Parallelarbeit von mir und Du warst schneller

Gruß

Rossi

 

[Isabell]

AW: Aufgaben zu Widerstand, Spannung usw.

Sorry Isi,
diesmal wars Parallelarbeit von mir und Du warst schneller

Freut mich, anscheinend haben wir gleiche Ergebnisse, obwohl natürlich Deine Rechnung sicher vom Lehrer lieber gesehen wird.

Wie siehts damit aus - stimmt alles?
Aufgabe 2:
Beachte die rechte Stromquelle -->Uq3 = 0,833/0,167= -5V R3=6 Ohm

rechts und oben: U23 = 10-5= 5V, R23 = 6+R2
links und unten: U14 = 15-4 = 11V R14 = 2+4= 6 Ohm

die beiden parallel schalten wie oben:
Uo = 11-5 = 6V, Spannungsteiler 6 Ohm + (R2+6 Ohm)
am R14 sollen 11-9 = 2 V abfallen--> I = 2/6 A
an R2+6 Ohm sollen 9-5= 4 V abfallen R = U/I = 4/(2/6)=12 Ohm
da R3 schon 6 Ohm hat, bleiben für R2 6 Ohm

Den Rest, Nille, bitte selbst ergänzen :)

 

[MartinRo]

AW: Aufgaben zu Widerstand, Spannung usw.

Freut mich, anscheinend haben wir gleiche Ergebnisse, obwohl natürlich Deine Rechnung sicher vom Lehrer lieber gesehen wird.

Wie siehts damit aus - stimmt alles?
Aufgabe 2:
Beachte die rechte Stromquelle -->Uq3 = 0,833/0,167= -5V R3=6 Ohm

Uq3 kann ich nicht nachvollziehen, ich erhalte -3V (alles wieder im Uhrzeigersinn). 6Ohm für R2 sind richtig.

Meine Vorgehensweise:
IR1=IR2=I
untere Masche: (R4+R1)*I=15V-9V-4V
6*I=15V-9V-4V = 2 --> I=0,333A

IR3= I1-0,833A= -0,5A --> UR3=-3V (im Uhrzeigersinn)

obere Masche: -9V +I*R1+10V-3V=0
I*R1=9V-10V+3V
R1=(9V-10V+3V)/I
R1= 2V/0,333A =6Ohm

Gruß

Rossi

 

[MartinRo]

AW: Aufgaben zu Widerstand, Spannung usw.

Uq3 kann ich nicht nachvollziehen, ich erhalte -3V (alles wieder im Uhrzeigersinn)

Hallo Isi,

wenn ich es genauer betrachte hast Du Uq3 mit -5V als Ersatzspannung angesetzt und UR3 ergibt bei Dir ebenfalls -3V. Ist so? Mir scheint, ich bin heute etwas verwirrt. Habe weiter oben auch 17V statt 15 geschrieben und dann beim Strom doch richtig weiter gerechnet zzz.

nichts für Ungut

Gruß

Rossi

 

[Isabell]

AW: Aufgaben zu Widerstand, Spannung usw.

Hallo Isi, wenn ich es genauer betrachte hast Du Uq3 mit -5V als Ersatzspannung angesetzt und UR3 ergibt bei Dir ebenfalls -3V. Ist so?

Hallo Rossi,
ja, habe aus der Stromquelle eine Spannungsquelle mit 5V Leerlaufspannung gemacht. Bei den Prüfungen waren mir immer die schweren Aufgaben lieber, da sonst praktisch nur die Leichtsinnsfehler bewertet werden können - und die unterlaufen mir leicht!

@ Nille: Zeigst Du uns Deine Lösung der 3. Aufgabe?

 

[Nille]

AW: Aufgaben zu Widerstand, Spannung usw.

hey...das is klasse! ihr habt mir alle super geholfen! danke euch...meine lösung zur dritten aufgabe reich ich nachher nach! muss jetzt leider weg...

mfg
Nille

 

[Nille]

AW: Aufgaben zu Widerstand, Spannung usw.

wie versprochen, bekommt ihr jetzt noch die lösung...

zuerst hab ich die batterien in quellen umgewandelt...dann die beiden widerstände der quellen berechnet:

Ri1 = Uq1/Iq1 = 2 ohm
Ri2 = 4 ohm

dann I berechnen:

I = U/R = 6V/5ohm = 1,2 A

und zum schluss hab ich dann die quellenspannung Uq berechnet und zwar mit dem maschensatz:

0 = Uq +I(Ri1 + Ri2) + Uq1 - Uq2 + U
das ganze nach Uq umstellen und man bekommt Uq = -3,2 V

vielen dank nochmal!

 

[Isabell]

AW: Aufgaben zu Widerstand, Spannung usw.

das ganze nach Uq umstellen und man bekommt Uq = -3,2 V

Gut gemacht, Nille!