Klausurersatzleistung

Am Do oder Fr vor den Osterferien gebe ich eine Hausarbeit, die in etwa 1..2 Stunden bearbeitet werdne kann. Diese möchte ich eingescannt bis 15.4. zur Bewertung haben.
Die Arbeit bezieht sich auf alles, was hier im Blog steht und kann mit Hilfe des Blogs gelöst werden.

 Aufgabe 1:

Gegeben ist der Spannungsverlauf am Kondensator eines Schwingkreises, der eine gedämpfte Schwingung ausführt.
Daten: C = 1 μF, R = 2 Ω, alles andere muss im Material 1 abgelesen werden.

1) Bestimme die Periodendauer der Schwingung (Ergebnis: 0,25 ms)
2) Berechne daraus und den angegebenen Werten die Induktivität L der Spule (Ergebnis: 1,6 mH)
3) Bestimme aus Material 1 den Wert für Umaxo und k (Ergebnis: 10 V, 627/sec)
4) Bestimme aus der Formel k = R/(2L) ebenfalls den Wert für L.
5)  Der Schwingkreis wird nun mit unterschiedlichen Kondensatoren bei gleicher Spule betrieben und jeweils die Frequenz gemessen.
Man erhält die folgenden Werte:
C in μF                 0,6     1,0      3,0      6,0
Frequenz in Hz  5160   4000   2310   1630
a) Begründe, dass für die Schwingungsdauer bei dieser Messreihe gilt:  T² = m * C,
       dabei ist m eine Konstante und C die Kapazität  (Ergebnis: m = 4*π²*L).
b)  Trage zur Messreihe geeignete Werte auf der y- Achse gegen die Kapazität so auf, dass sich eine Gerade ergibt. Hilfe: Berechne diese geeigneten Werte aus der Schwingungsdauer T.
c) Bestimme aus der Geradensteigung die bei allen Versuchen gleiche  Induktivität.

So, die Lösung zu dieser Aufgabe schreibt euch bitte genau und mit ausführlichen Begründungen auf, scannt sie ein (oder fotografiert sie) und schickt das mir bis zum 10.4. zu.
Das ist die erste Hälfte unserer Klausurersatzleistung!

Die zweite wird bald hier veröffentlicht und muss bis zum 21.4. abgegeben werden. 

Hier beginnt nun der zweite Teil (Beantworten bis 21.4.):

 Aufgabe 1:

Bitte schickt die im Post 

Wechselstromtechnik Teil 7: Stromerzeugung durch Generator Teil 4: Herleitung der Generatorformel#

gestellte Aufgabe bearbeitet zu.

Aufgabe 2:

Beantwortet bitte die folgenden Fragen (kurz):

 a) Die Amplitude der von einem Generator erzeugten Wechselspannung ist zu vier verschiedenen Größen proportional. Erläutere kurz die physikalischen Hintergründe (anschaulich, möglichst ohne Formeln)

b) Beim Ablauf der ersten halben Schwingung eines Schwingkreises tritt zweimal ein Induktionsvorgang auf.

Was würde sich ändern, wenn

- nur der erste Induktionsvorgang nicht eintritt

- nur der zweite Induktionsvorgang nicht eintritt?

c) Auf welche Arten kann man die Formel für die Eigenschwingung eines Schwingkreises herleiten?

(Keine Herleitung hinschreiben, nur kurz charakterisieren und Datum des Posts angeben, wo sie jeweils erläutert wird).

d) Für die von einem Generator erzeugte Wechselspannung gilt U(t) = Umax * sin(ω*t) oder auch U(t) = Umax*cos(ω*t).

- Wovon hängt es ab, ob man sin oder cos nehmen muss?

-  Wir haben zwei Herleitungen kennengelernt, einmal über den magnetischen Fluss und dann über die Lorentzkraft.

An welchen Stellen kommen da die trigonometrischen Funktionen sin oder cos ins Spiel? Bitte nur ganz kurz drauf hinweisen.

- Was verändert sich an den Formeln, wenn man den Rotor des Generators nicht gleichmäßig dreht? 

>>> Ihr dürft euch zu allen Aufgaben in discord austauschen! Ihr müsst nur individuelle Lösungen anfertigen.<<<

Nicht verpflichtend, Zusatz"aufgaben", als Anregungen für besonders Interessierte gedacht:

1) Ein Generator dreht sich nach dem Gesetz Drehwinkel α(t) = 3,5* t². Wie sieht die Funktion U(t) aus?

2) Ein ohmscher, ein induktiver und ein kapazitiver Widerstand (d.h. ein normaler Widerstand R, eine Spule mit dem indukiven Widerstand Rl  und ein Kondensator mit dem kapazitiven Widerstand Rc) werden in Reihe geschaltet.

a) Leite eine Formel für den Gesamtwiderstand her.

b) Für welche Frequenz wird der Gesamtwiderstand minimal? (Deswegen heißt die Schaltung Siebkette, sie lässt diese Frequenz bevorzugt durch).