Aufgaben zum Elektro-Magnetismus - Versionsgeschichte

Patrick.Nordmann: /* Spule und Magnetfeld als Energiespeicher */

2026-06-16T13:00:37Z

‎Spule und Magnetfeld als Energiespeicher

Patrick.Nordmann: /* Energieübertragung */

2026-06-16T12:59:02Z

‎Energieübertragung

Patrick.Nordmann: /* Anwendung des Induktionsgesetzes */

2026-06-16T12:57:48Z

‎Anwendung des Induktionsgesetzes

Patrick.Nordmann: /* Grundlagen des Induktionsgesetzes */

2026-06-16T11:36:53Z

‎Grundlagen des Induktionsgesetzes

Patrick.Nordmann: /* Magnetfelder um Ströme (Ampèrsches Gesetz) */

2026-06-16T11:34:30Z

‎Magnetfelder um Ströme (Ampèrsches Gesetz)

Patrick.Nordmann: /* Primär und Sekundärspule II */

2026-05-11T11:32:36Z

‎Primär und Sekundärspule II

Patrick.Nordmann: /* Primär und Sekundärspule II */

2026-05-11T11:30:45Z

‎Primär und Sekundärspule II

Patrick.Nordmann: /* Primär und Sekundärspule I */

2026-05-11T11:02:33Z

‎Primär und Sekundärspule I

Patrick.Nordmann: /* Primär und Sekundärspule */

2026-05-11T10:46:36Z

‎Primär und Sekundärspule

Patrick.Nordmann: /* Lösungen */

2022-09-15T07:34:09Z

‎Lösungen

@@ Zeile 240: / Zeile 240: @@
 ==Spule und Magnetfeld als Energiespeicher==
-====Selbstinduktion====
+====1) Selbstinduktion====
 :'''a)''' Erklären Sie den Begriff der Selbstinduktion indem Sie einen passenden Versuch beschreiben.
 :'''b)''' Begründen Sie, warum die Spannung der Selbstinduktion an einer Spule proportional zur Änderung der Stromstärke ist.
-====Induktivität und Energiegehalt einer Spule====
+====2) Induktivität und Energiegehalt einer Spule====
 [[Datei:Aufgabe_Spule_mit_Eisenkern.png|thumb]]
 :'''a)''' Eine Spule hat eine Induktivität von 10 H (Henry).
@@ Zeile 255: / Zeile 255: @@
 :c) Wie verändern sich dadurch die Werte von Frage b)?
-====Energie des Erdmagnetfeldes====
+====3) Energie des Erdmagnetfeldes====
 Das Erdmagnetfeld hat in Europa eine Feldstärke von ca. 40A/m, bzw. eine Flußdichte von ca.50 MikroTesla.
@@ Zeile 262: / Zeile 262: @@
 [[Datei:Aufgabe_Feld_zwischen_Stabmagnet.png|thumb]]
-====Feldenergie von Festmagneten====
+====4) Feldenergie von Festmagneten====
 Zwei Festmagnete "haften" aneinander und werden bis auf einen Abstand von 0,5cm auseinandergezogen. Wieviel Energie war wohl dazu nötig?
@@ Zeile 268: / Zeile 268: @@
 Die Feldstärke zwischen den Polen wird zu 120000A/m gemessen. (Die Flußdichte beträgt 0,15T.)
-===supraleitender Energiespeicher===
+===5) supraleitender Energiespeicher===
 Supraleiter sind Materialien, die bei niedrigen Temperaturen keinen ohmschen Widerstand mehr haben. Daraus kann man supraleitende Kabel herstellen und auch Spulen wickeln.
 :a) Entwerfen Sie eine supraleitende Spule, welche die Energie eines Liters Benzin (ca. 40MJ) speichern kann.
 :b) Welche Vor- und Nachteile hätte die Verwendung eines Eisenkerns?
-===Bewegungsenergie der Elektronen===
+===6) Bewegungsenergie der Elektronen===
 Bei einer stromdurchflossenen Spule bewegen sich die Ladungsträger, in diesem Fall also die Elektronen. In dieser Bewegung steckt auch Energie. Vielleicht ist dort auch die Energie der Spule gespeichert und nicht im Magnetfeld? Als Beispiel nehmen wir eine Spule mit 1000 Windungen, einer Querschnittsfläche von 3cm x 3cm und einer Länge von 10cm.
 <br>Zunächst muss man die Masse der im Kupferdraht frei beweglichen Elektronen berechnen. Der Draht hat eine Masse von 120g. Jedes Kupferatom stellt ungefähr ein Leitungselektron zur Verfügung. Die Dichte von Kupfer beträgt ca. 9 g/cm^3 und das molare Volumen beträgt ca. 7*10^-6 m^3/mol.

@@ Zeile 203: / Zeile 203: @@
 ==Energieübertragung==
-=====Transformator=====
+=====1) Transformator=====
 :'''a)''' Warum kann man einen Transformator nicht mit Gleichstrom, sondern nur mit Wechselstrom betreiben?
 :'''b)''' Erläutern Sie anhand der Zeichnung die Funktionsweise eines Trafos.
@@ Zeile 212: / Zeile 212: @@
 :Welche Leistung hat das Schweißgerät?
-=====Ein schwingender Magnet=====
+=====2) Ein schwingender Magnet=====
 [[Datei:Versuchsaufbau_Lenzsche_Regel.jpg|thumb|50px]]
 Der Nordpol eines Stabmagneten schwingt innerhalb einer Spule auf und ab. Sobald man die Spule mit einem Kabel kurzschließt, wird der Magnet gebremst und bleibt schließlich stehen.
@@ Zeile 219: / Zeile 219: @@
 <br style="clear: both" />
-=====Ein fallender Magnet=====
+=====3) Ein fallender Magnet=====
 [[Datei:Aufgabe_fallender_Magnet.png|thumb|50px]]
 Ein Magnet fällt durch ein Kupferrohr
@@ Zeile 228: / Zeile 228: @@
 <br style="clear: both" />
-=====Induktionskochplatte=====
+=====4) Induktionskochplatte=====
 [[Datei:Induktions-Kochgerät (Rankin Kennedy, Electrical Installations, Vol II, 1909).jpg|thumb|hochkant|Eine alte Induktionskochplatte von 1909.]]
 *Erklären Sie in Text und Bild, wie eine Induktionskochplatte funktioniert.
 *Induktionsherde haben in der Regel eine hitzebeständige Glasplatte als Topfauflage. Warum erhitzt der Herd nur den Topf und nicht das darin befindliche Essen oder die Glasplatte? (Warum wird die Glasplatte beim Kochen trotzdem heiß?)
-=====Wirbelstrombremse=====
+=====5) Wirbelstrombremse=====
 *Nennen Sie Beispiele, bei denen eine Wirbelstrombremse eingesetzt wird.
 *Erläutern Sie das Funktionsprinzip mit einer Zeichnung.

@@ Zeile 162: / Zeile 162: @@
 ==Anwendung des Induktionsgesetzes==
-=====Primär und Sekundärspule I=====
+=====1) Primär und Sekundärspule I=====
 [[Datei:Aufgabe_Primär_Sekundärspule.png|thumb|333px]]
 [[Datei:Aufgabe_Primär_Sekundärspule_Stromstärkeverlauf_Dreiecksspannung.png|thumb]]
@@ Zeile 180: / Zeile 180: @@
 <br style="clear: both" />
-=====Primär und Sekundärspule II=====
+=====2) Primär und Sekundärspule II=====
 An die Primärspule von Aufgabenteil I wird nun eine sinusförmige Wechselspannung <math>U_1(t)</math> angelegt.
@@ Zeile 189: / Zeile 189: @@
 :Berechnen Sie die maximale Induktionspannung.
-=====Eine Spule taucht ein=====
+=====3) Eine Spule taucht ein=====
 Eine Spule wird innerhalb von 2 Sekunden in ein homogenes Magnetfeld mit einer Feldstärke von 1000A/m senkrecht zu den Feldlinien eingetaucht. Die Spule hat einen quadratischen Querschnitt von 5cm Kantenlänge und 300 Windungen. Sie ist an ein Spannungsmessgerät angeschlossen.
 :[[Datei:Induktion_Aufgabe_Rähmchen_in_Feld_eintauchen.png|thumb|none]]
@@ Zeile 196: / Zeile 196: @@
 :'''c)''' Kennzeichnen Sie die Polung der Induktionsspannung mit + und - in der Zeichnung.
-=====Magnet im freien Fall=====
+=====4) Magnet im freien Fall=====
 [[Datei:Aufgabe_fallender_Magnet_durch_Spule.png|thumb]]
 Ein Permanentmagnet wird über eine Spule gehalten und losgelassen. An die Spule ist ein Oszilloskop angeschlossen.

@@ Zeile 147: / Zeile 147: @@
 ==Grundlagen des Induktionsgesetzes==
-=====Verschiedene Wege zur Induktionsspannung=====
+=====1) Verschiedene Wege zur Induktionsspannung=====
 *Zählen Sie möglichst viele verschiedene Möglichkeiten auf, wie man experimentell Induktionsspannung an einer Leiterschleife hervorrufen kann und erläutern Sie diese.
-=====Magnetischer Fluss=====
+=====2) Magnetischer Fluss=====
 *Erläutern Sie anhand von verschiedenen Beispielen, was der magnetische Fluss durch eine Fläche ist.
-=====Induktionsgesetz=====
+=====3) Induktionsgesetz=====
 *Wie lautet das Induktionsgesetz in Worten?
 *Wie lautet das Induktionsgesetz als Formel in den folgenden Situationen:

@@ Zeile 1: / Zeile 1: @@
-==Magnetfelder um Ströme (Ampèrsches Gesetz)==
+==1 Magnetfelder um Ströme (Ampèrsches Gesetz)==
-=====Magnetfeld von Kabel und Spule=====
+=====1) Magnetfeld von Kabel und Spule=====
 Zeichnen Sie jeweils einige Feldlinien und Flächen ein.
@@ Zeile 9: / Zeile 9: @@
 </gallery>
-=====Magnetische Feldstärke=====
+=====2) Magnetische Feldstärke=====
 :a) Wie wurde die schwere, elektrische und magnetische Feldstärke bereits mit Hilfe einer Probeladung definiert?
 :b) Warum ist diese Festlegung im elektrischen und schweren Fall praktikabel, aber im magnetischen Fall nicht?
 :c) Wie wird daher die magnetische Feldstärke definiert?
-=====Feldstärken berechnen=====
+=====3) Feldstärken berechnen=====
 :a) Eine Spule ist 60cm lang, hat einen Durchmesser von 15cm und 2000 Windungen. Es fließt ein Strom der Stärke 300mA durch das Kabel.
 :Berechnen Sie die magnetische Feldstärke innerhalb der Spule.
@@ Zeile 21: / Zeile 21: @@
 :Berechnen Sie die magnetische Feldstärke in einem Abstand von 1cm, 2cm und 3cm vom Kabel.
-=====Horizontalkomponente des Erdmagnetfeldes=====
+=====4) Horizontalkomponente des Erdmagnetfeldes=====
 [[Datei:Erdmagnetfeld_Feldlinien.png|thumb|100px]]
 [[Datei:Inklinationsbussole_Komponentenpfeile.png|thumb|100px|Ein Inklinationskompass mit eingezeichneten Komponenten des Erdmagnetfeldes.]]
@@ Zeile 32: / Zeile 32: @@
-=====Messen der magnetischen Ladung=====
+=====5) Messen der magnetischen Ladung=====
 a) Beschreiben Sie ein Verfahren, mit dem man die magnetische Ladung eines Festmagneten bestimmen kann.

@@ Zeile 186: / Zeile 186: @@
 ::<math>U_2(t) = 2\pi\, f_1\, n_1\, n_2\, A_2\, \frac{\hat U_1}{R_1 \, l_1}\cos(2\pi\,t)</math>
 :Dabei bezeichnet <math>f</math> die Frequenz der Spannung/der Stromstärke, <math>n</math> die Windungszahl, <math>A</math> die Querschnittsfläche einer Spule, <math>l</math> die Länge einer Spule und <math>R</math> den ohmschen Widerstand der Spule. Die Indizes 1 und 2 stehen für die Primär- und die Sekundärspule.
-:'''b)''' [[Datei:Aufgabe_Primär_Sekundärspule_Spannungsverlauf_Sinusförmig.png|thumb]] Es wird nun die Wechselspannung aus der nebenstehenden Abbildung angelegt.
+:'''b)''' [[Datei:Aufgabe_Primär_Sekundärspule_Spannungsverlauf_Sinusförmig.png|thumb]] Es wird nun die Wechselspannung aus der nebenstehenden Abbildung angelegt. Der ohmsche Widerstand der Spule wurde zu <math>R = 10\,\rm \Omega</math> gemessen.
-:Der ohmsche Widerstand der Spule wurde zu <math>R = 10\,\rm \Omega</math> gemessen, Die Sekundärspule hat einen kreisförmigen Querschnitt mit 5cm Durchmesser und 800 Windungen.
+:Berechnen Sie die maximale Induktionspannung.
-−
-−
-:Der ohmsche Widerstand der Spule beträgt . <br>
 =====Eine Spule taucht ein=====

@@ Zeile 177: / Zeile 177: @@
 :'''c)''' Zeichnen Sie in ein Koordinatensystem den zeitlichen Verlauf der mit dem Oszilloskop gemessenen Induktionsspannung ein.
 :Wie ändert sich der Verlauf der Induktionsspannung, wenn die Sekundärspule in einem Winkel von 30° in der Primärspule liegt?
 <br style="clear: both" />
 =====Eine Spule taucht ein=====

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	==[[Aufgaben zum Elektro-Magnetismus (Lösungen)\|Lösungen]]==		==[[Aufgaben zum Elektro-Magnetismus (Lösungen)\|Lösungen]]==
		+
		+	==Abituraufgaben aus Baden Württemberg zur Induktion==
		+	*[https://www.schule-bw.de/faecher-und-schularten/mathematisch-naturwissenschaftliche-faecher/physik/pruefungen-und-wettbewerbe/abiturpruefung/2006/ph06_1.htm Abitur 2006: Physik - Aufgabe I]
		+	*[https://www.schule-bw.de/faecher-und-schularten/mathematisch-naturwissenschaftliche-faecher/physik/pruefungen-und-wettbewerbe/abiturpruefung/2005/ph05_3.htm Abitur 2005: Physik - Aufgabe III]
		+	*[https://www.schule-bw.de/faecher-und-schularten/mathematisch-naturwissenschaftliche-faecher/physik/pruefungen-und-wettbewerbe/abiturpruefung/2004/ph04_2.htm Abitur 2004: Physik - Aufgabe II]