h_da fb eit 1 20 Grundlagen der Elektrotechnik 2 für WIng Teil 1 S.1 2 10 3 13 ....................................... Name 4 10 5 6 6 8 ....................................... Vorname Zugelassene Hilfsmittel: 7 14 Michel/Kleibaumhüter 27.7.2015 8 24 .................... Matr.-Nr. Summe 105 Note ....................................... Unterschrift Taschenrechner, Zeichenmaterial 2 Blätter = 4 Seiten selbst geschriebene Formelsammlung Hinweise: Rechenansätze und Lösungswege müssen erkennbar sein. Zeit: 90 Minuten Hilfreiche Konstanten: µ0 = 4π 10-7 Vs/Am; ɛ0 = 8,86.10-12 As/Vm; e =1,602.10-19 1. Aufgabe: Vermischtes a. Vier gleiche Ladungen Q sind auf einer Linie im Abstand von jeweils 1 cm angeordnet. Geben Sie Richtung und Kraft auf die letzte Ladung in allgemeiner Form an. (Skizze kann hilfreich sein) b. An ein geschichtetes Material wird die Spannung U = 100mV angelegt. Beide Materialien haben den Querschnitt 5mm x 100µm. Die spezifischen Widerstände (Resistivitäten) betragen ρ1 = 0,017µΩm, ρ2 = 0,027 µΩm. Die Länge beträgt 20m. 1 2 1 0 0 mV - Welche Stromdichten J1 und J2 herrschen im Material 1 und im Material 2? - Welche el. Feldstärken E1 und E2 herrschen im Material 1 und im Material 2? c. Welche magnetische Flussdichte B herrscht im Abstand s = 20cm von einem langen stromdurchflossenen Leiter mit I = 16A. d. Wieviel dB entspricht eine Verstärkung um den Faktor 1000? 2. Aufgabe: Elektrisches Feld Ein Plattenkondensator mit der Plattenfläche 0,1 m2 besteht aus zwei dünnen Platten im Abstand von 1 mm. Zwischen den Platten liegen zwei Folien mit jeweils 0,5mm Dicke. Davon hat eine Folie (Folie 1) ɛr = 6, während die zweite Folie (Folie 2) ɛr = 2 hat. Der Plattenkondensator ist an U = 100V angeschlossen. a. Berechnen Sie die Feldstärken E1 und E2 in den beiden Folien zwischen den Platten. b. Berechnen Sie die Kapazität der Anordnung. c. Geben Sie die Ladung des Plattenkondensators und die gespeicherte Energie W an. h_da fb eit Grundlagen der Elektrotechnik 2 für WIng Teil 1 S.2 F= Richtung J1 = J2 = E1 = E2 = B= Verstärkung = E1 = E2 = C= Q= W= dB Michel/Kleibaumhüter 27.7.2015 h_da fb eit Grundlagen der Elektrotechnik 2 für WIng Teil 1 S.3 Michel/Kleibaumhüter 27.7.2015 3. Aufgabe: Fourier-Analyse – Spektrum eines Signalverlaufes a. Ordnen Sie den nachfolgenden Signalverläufen das entsprechende Spektrum zu. A B C D 1 3 b. Wie lautet die mathematische Funktion des Signalverlaufs, welcher durch das neben abgebildete Spektrum beschrieben wird? 2 4 h_da fb eit Signal A B C D f(t) = Grundlagen der Elektrotechnik 2 für WIng Teil 1 S.4 Spektrum Michel/Kleibaumhüter 27.7.2015 h_da fb eit Grundlagen der Elektrotechnik 2 für WIng Teil 1 S.5 Michel/Kleibaumhüter 27.7.2015 4. Aufgabe: Frequenzgang – Bodediagramm Die Betragskennlinie des nachfolgenden Netzwerkes ist gegeben. R C G ( jω ) dB a. Welche Filterfunktion stellt die obige Betragskennlinie dar? b. Welche Grenzfrequenz fGrenz hat dieses Netzwerk? c. Welchen Wert hat der Widerstand, wenn der Kapazitätswert 4µF beträgt und das obige Übertragungsverhalten sich einstellen soll? d. Auf dem Eingangsnutzsignal (50Hz) ist ein Störsignal mit einer Frequenz von 1000Hz und einer Spannungsamplitude von 1V überlagert. Auf welchen Wert wird dieses Störsignal beim Durchlauf durch diese Filterschaltung abgeschwächt? h_da fb eit Grundlagen der Elektrotechnik 2 für WIng Teil 1 S.6 Filterfunktion: fGrenz = R= Störsignal am Ausgang: Amplitude = Michel/Kleibaumhüter 27.7.2015 h_da fb eit Grundlagen der Elektrotechnik 2 für WIng Teil 1 S.7 Michel/Kleibaumhüter 27.7.2015
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