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Wärmelehre, Magnetismus, Elektrostatik

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Physics

University, School

St. Stephanus Gymnasium Passau

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Elektrostatik Versuch 1: 1.) Arbeitsmaterial­ien­: 1. Plattenkondensa­tor­ (mit verstellbarem Abstand) 2. Leiter zum Übertragen der Spannung 3. Instrument zum Messen von Ladungen (hier wird es zum Messen der Spannung eingesetzt; siehe: Kurzbeschreibun­g) 4. Spannungsregler 5. Widerstand 6. Kabel 2.) Kurzbeschreibun­g: Der Plattenkondensa­tor­ wird wie abgebildet aufgebaut. In diesem Versuch soll der Zusammenhang zwischen der Spannung U, der Kondensatorkapa­zit­ät C und dem Abstand der Platten d ermittelt…

Physik-Schulaufgabe 2


Wärmelehre

1.1              Benenne die Teile a) bis g) des abgebildeten Viertakt-Ottomotors

a)     Zündkerze; b) Auslassventil; c) Pleuel(-Stange); d)Kurbelwelle; e) Nockenwelle; f) Kolben; g) Zylinderdeckel

1.2       Beschreibe ausführlich den Arbeitstakt (Verbrennungstakt)

- Ventile geschlossen, Zündkerze zündet das Gemisch am Totpunkt; Volumen steigt, p steigt (von 20° C auf 700°C; von 100 bar auf 50 bar). Das Gas drückt den Kolben abwärts, V steigt, p fällt (4 bar), V fällt (400°C)

1.3       Benenne alle Takte dieses Motors

            Ansaugtakt, Verdichtungstakt, Arbeitstakt, Auspufftakt

2.0       Ein Geländewagen mit Ottomotor fährt einen steilen Berg hoch

2.1       Zeichne das Schema (black box) für diesen Energiewandler mit Benennung der Energiearten

ŋ

            (Echem); Wth                (Wmech); WH


Abwärme

2.2       Der Wagen mit einer Masse von 2,38 t überwindet die als Höhenunterschied 2,10 km. Berechnet die verrichtete Hubarbeit.

            Geg.: m = 2,38 t => FG = 2,38 N; h = 2,10 km

            Ges.:   WH in MJ

            Lös.:    WH = Fg * h

                                   WH = 23,8 kN * 2,10

                                   WH = 49,98 MNm

                                   WH = 50,00 MJ


2.3       Der Wirkungsgrad des Motors beträgt 31 %. Berechne den Benzinverbrauch in Litern (Hinweis: Wth = HBenzin * mBenzin)

            Geg.: ŋ = 31 % = 0,31; (Wth = 50,0 MJ); HB = 42 MJ/kg

            Ges.: mB in kg

            Lös.: ŋ = Wnutz                       Wth = Wn

                           Wzu                          ŋ

           

                        Wth = 161,3 MJ

                        Wth = HB * mB            mB = Wth

HB

                        mB = 161,3 MJ * kg               mB = 3,84 kg

                                                     42 MJ                    

                                   δ  = m/v                    V = m/ δ

                                   V = 3,84 kg * dm3     =          4,9 l

                                               0,78 kg


Magnetismus und Elektrostatik

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            Ein elektrisches Feld ist ein Raum, in dem Kräfte auf Probeladungen wirken.     

3.2       Wie findet man heraus, welche Ladungsart ein elektrisch geladener Körper trägt?

            Berührt man ihn mit einer Glimmlampe, so leuchtet die dem Körper zugewandte Elektrode auf, wenn er negativ geladen ist, die andere, wenn er positiv geladen ist.

4.1       Dem Teller eines ungeladenen Elektroskops wird ein negativ geladener PVC-Stab genähert ohne diesen zu berühren, was beobachtest du?

            Der Anzeigestab zeigt eine Ladung an.

4.2       Erkläre zu 4.1 was die Ladungsträger machen und wie das Elektroskop reagiert. Wie nennt man die zugrunde liegende Erscheinung?

            PVC-Stab ist negativ geladen -> wandern die Elektronen im Elektroskop nach unten, weil sich gleiche Ladungen abstoßen.

4.3       Wie nennt man den Effekt in 4.1?

            Influenz

5.1       Zeichne die elektrischen Feldlinien bei zwei verschieden geladenen, gleich großen Kugelelektroden. Kennzeichne die Ladungsart der Kugeln und die Feldlinienrichtung.

                       

                                              


                                                                                                                           

5.2       Zwischen Kugelelektroden unterschiedlicher Größe ist die Kraftwirkung auf geladene Körper in der Nähe einer der beiden Kugeln am größten. Welche Kugel ist das und woran erkennt man diese Tatsache am Feldlinienbild?

            Die kleine Kugel. Dort verlaufen die Feldlinien dichter.


6.1       Wie findet man bei einer magnetisierten Stricknadel ihren Südpol?

6.2       Beschreibe mit einem Teilchen-Modell den Unterschied zw. Einer unmagnetisierten und einer magneisierten Stricknadel.

            In einer unmag. Stricknadel sind die Elementarmagnete ausgerichtet, nur in den Weißscher Bezirken gibt es eine Nahordnung. In der mag. Nadel sind alle Elementarmagnete ausgerichtet.

6.3       Skizziere einen Stabmagneten

           

                                                          


                                                                                                    

6.4       Eine Magnetnadel, die sich um eine horizontale Achse drehen kann, zeigt mit ihrem Nordpol schräg nach unten. Begründe!

            Feldlinien verlaufen bei uns mit 65° Neigung in den Boden.

6.5       Bei der Benutzung eines Magnetkompasses in Nordamerika wird man leicht in die Irre geführt. Was muss man beobachten, um die wahre Nordrichtung zu finden?


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