Energie

Ein elektrischer Wasserkocher mit der Leistungsaufnahme ist lang eingeschaltet und erwärmt dabei Wasser von auf Die spezifische Wärmekapazität des Wassers beträgt

Wie groß ist der Wirkungsgrad des Erwärmungsvorganges?

Bei einem elektrischen Durchlauferhitzer mit der Leistungsaufnahme beträgt die Temperatur des einlaufenden Wassers Das Wasser fließt mit einem Volumenstrom von durch das Gerät.
Auf welche Temperatur wird das Wasser erwärmt, wenn ein Wirkungsgrad von angenommen wird?
(Die spezifische Wärmekapazität des Wassers beträgt seine Dichte ).

In einem Kupferdraht mit Querschnitt fließt für die Dauer von der Strom . Die Leitfähigkeit des Materials beträgt seine spezifische Wärmekapazität und seine Dichte

Wie groß ist der Temperaturanstieg im Leiter, wenn die Wärmeabgabe an die Umgebung und die durch die Erwärmung bedingte Widerstandserhöhung vernachlässigt werden?

Eine moderne Knopfzelle hat im Neuzustand nominell eine Energie gespeichert.
a) Wie lange kann damit ein Taschenrechner mit einer Stromaufnahme ununterbrochen betrieben werden?
b) Wie lange kann die Zelle benutzt werden, wenn der Rechner täglich 10 Minuten in Betrieb ist und die Eigenentladung der im Neuzustand gespeicherten Energie pro Tag beträgt?

Beim Abstellen eines PKW wurde vergessen, die Beleuchtung auszuschalten (Abblendlicht Schlussleuchten . Der Akkumulator besitzt infolge ungenügender Aufladung nur noch seiner Nennkapazität.

Gelingt es nach noch, den PKW zu starten, wenn dabei von 3 Startversuchen von je 4s Dauer bei einer Stromstärke von  ausgegangen wird?

Hinweis:
Die tatsächliche Zunahme des Akku-Innenwiderstandes bei nahezu entladenem Akku werde hier vernachlässigt.

Beim Anlassvorgang eines PKW ist der Stromverlauf durch den Anlasser durch die in nebenstehendem Diagramm dargestellte Zeitfunktion beschrieben.
Die Spannung sei während des Anlassvorganges konstant .

a) Bestimmen Sie die Konstanten und .
b) Welche Energie entnimmt der Anlasser während der Anlasszeit von dem Akkumulator?

c) Geben Sie den Zeitverlauf der aus dem Akkumulator entnommenen Leistung an.

d) Wieviele Anlassvorgänge sind bei einem halbvollen Akkumulator mit einer Nennkapazität von 42 Ah möglich?

Ein Gleichstrom-Nebenschlussmotor hat bei einer Nennspannung von und einer Nennleistungsabgabe von eine Stromaufnahme von .

a) Berechnen Sie den Wirkungsgrad des Motors.
b) Welche Wärmeenergie wird bei einem Dauerbetrieb von an die Umgebung abgegeben?

Ein elektrisches Heizgerät ist über einen Energiezähler angeschlossen, dessen Typenschild die Angabe \triangleq 75 Ankerumdrehungen " enthält. Die Zählerkonstante beträgt also .

Welche Leistung nimmt das Gerät auf, wenn der Anker des Energiezählers für volle Umdrehungen die Zeit min benötigt?

An einer Spannungsquelle wird der im Bild angegebene Stromverlauf gemessen.

a) Zeichnen Sie die Polarität der Spannungsquelle ein.

b) Berechnen Sie den Zeitverlauf der Leistung für die Zeitintervalle und und stellen Sie ihn für die Zahlenwerte min maßstäblich grafisch dar.

c) Berechnen Sie den Zeitverlauf der transportierten Energie für die Zeitintervalle und und stellen Sie ihn für die bei b) gegebenen Zahlenwerte maßstäblich grafisch

d) Wann nimmt die Spannungsquelle elektrische Energie auf und wann gibt sie elektrische Energie ab?

Beim Laden eines zunächst ungeladenen Akkus wird bei einer konstanten Spannung eine Ladung transportiert.

a) Welche Energie wird dabei vom Akku aufgenommen?
b) Wie lange kann ein Verbraucher mit einer Leistungsaufnahme von bis zur völligen Entladung des Akkus betrieben werden?

Die angegebenen Bilder zeigen den Strom- und den Spannungsverlauf bei einem Gewitterblitz. Bei ist die Tangente der quadratischen Parabel waagerecht.
a) Berechnen Sie die insgesamt zur Erde transportierte Ladung .
b) Welche Energie wird bei diesem Entladungsvorgang umgesetzt?
c) Wie lange könnte eine 2 MW-Elektrolok mit dieser Energie fahren, wenn es gelänge, die Energie zu nutzbar zu machen?