Aufgabe 1 a)
Welche Art Ladungsträger fließt durch den Minuspol-Anschluss einer 9V-Batterie?
In welche Richtung(en) bewegen sich diese Ladungsträger außerhalb der Batterie bei Anschluss eines Verbrauchers? Erklären Sie kurz die Antwort.
Wieviele Blockzellen enthält eine 9V-Batterie?
Negativ geladene Elektronen.
Technische Stromrichtung außerhalb außerhalb der Ladungsträger ist von + nach -
6 Zellen.
Aufgabe 1b)
Gegeben ist zunächst eine einzelne Kupferader (=Einzelleiter) mit einem Leiterquerschnitt von je 6mm^2 und einer Länge von 10m, sowie ein dauerhaft fließender 50Hz-Wechselstrom von 10A.
Berechnen Sie die Stromdichte im Kabel:
I = 10A / 6mm^2 = 1,66A/mm^2
Aufgabe 1 c)
Wie groß ist der Widerstand des Kupferkabels bei 20°C und bei -20°C
R20°C = (ρcu,20°C x I) / A = 0,0178Ωmm^2/m x10m/6mm^2 = 0,02966 = ca. 0,03Ω
R-20°C= R20 x (1+αΔT) = 0,02966Ω x ( (1+ 0,0039) / (K x (-20°C-20°C)) = 0,11125Ω x 0,844 = 0,025096Ω
Wie groß ist effektiv der Widerstand eines gleichlangen 3-adrigen Verlängerungskabels im Wechselstrombetrieb bei +20°C?
Welcher Strom könnte sich danach im ungünstigsten Fall ergeben, wenn an das Kabel ein Verbraucher mit Kurzschluss angeschlossen wird?
Für welche maximale Stromstärken sind Schuko-Steckdosen demgegenüber ausgelegt?
Ein passender LS-Schalter kann verzögert oder unverzögert auslösen: Welche Auslösung sollte bei Kurzschluss auslösen? Welches physikalische Prinzip wird hierbei genutzt.?
R+20°C Verlängerung = 2 x R20 = 2 x 0,02966 = 0,593Ω
Imax,eff = Ueff / R = 230V / 0,0593Ω = 3878,58A
Schuko-Steckdose 3680W (230V x 16A)
Unverzögerte elektromagnetische Auslösung, basiert auf physikalisches Prinzip des elektromagnetischen Feldes.
Ein leerer Camcorder-Akku (7,4V, 5800mAh) soll bei einem Gesamtwirkungsgrad von 90% des Ladegeräts komplett geladen werden: Wie hoch sind die Stromkosten bei 0,32€/kWh, wenn der Akku insgesamt 500x aufgeladen wird?
Wie groß ist die im vollgeladenen Akku gespeicherte Energie?
1) in kWh
2) in kJ
Um wieviel Kelvin würden sich 5Liter Wasser damit erhitzen?
7,4V x 5800mAh = 42,92Wh = 0,04292kWh pro Aufladung
Wirkungsgrad: 7,4V x (5,8Ah/0,9) = 47,688 / 1000 = 0,04769kWh
0,04769 x 500 = 23,845kWh x 0,32€ = 7,15€
Energie in kWh: 0,04292kWh
Energie in kJ: 0,04292 x (3600s / 1h) = 154,512J = 0,155kJ
Kelvin: 0,155kJ / (4,292kJ/kgK x5kg) = 0,007222 x 1000 = 7,222K
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