Wheatstone Brücke, Spannungsteiler (Spannung, Knotenregel, Maschenregel)

Question

Es gibt insgesamt 9 zusammenhängende Fragen. Ich bitte um die Hilfe. Danke im Voraus

 

Eine Reihenschaltung von zwei Ohm'schen Widerstände R1 und R2, siehe Bild, ist ein Spannungsteiler. Er dient dazu, eine Bruchteil der Eingangsspannung Uein als Ausgangsspannung U aus zur Verfügung zu stellen. In diesem Fall ist Uein nur ein gutes Spannungs-Messgerät (Innenwiderstand Rin -> Unendlich, d.h. Iaus - > 0.

a) Die Spannungsquelle Uein ist eine 9V Blockbatterie. Berechnen Sie mit Hilfe des Ohm'schen Gesetzes den Strom Iein sowie die Spannungsabfälle über R1 und R2 für den Fall, dass R1 = 250 Ohm und R2 = 650 Ohm

b) Schreiben Sie den Kirchhoffschen Knotenregel für den Knotenpunkt zwischen den beiden Widerständen hin.

c) Schreiben Sie den Kirchhofschen Maschenregel für die Masche von Uein über R1 und Uaus zurück zu Uein hin.

d) Zeige, dass Uaus= Uein*[R2/(R1+R2)]. Berechnen Sie Uaus für die Werte aus a)

e) Berechnen Sie die elektrische Leistung, die von der 9V Blockbatterie abgegeben wird. Wenn Sie den Strom Iein nicht ausrechnen konnten, nehmen Sie einen Wert von Iein = 25mA.

f) Was passiert mit dieser elektrischen Energie ? Erläuterung ?

g) Die Spannungsquelle U ist eine nagelneue 9V, 1500 mAh Blockbatterie. Nach wie viel Stunden Dauerbetrieb des Spannungsteilers ist die Batterie spätestens leer ? Wenn Sie den Strom Iein nicht ausrechnen könnten, nehmen Sie einen Wert von Iein = 25mA.

h) Leiten Sie die Formel für Rx her und berechnen Sie den Wert von Rx (Siehe Bild S.2).

j) Funktioniert die Wheatstonesche Brücke auch korrekt, wenn die Eingangsspannung eine 5KHz Wechselspannung mit einer Amplitude von 9V wäre ? Begründung ?

Comments

Ich bitte nochmal um die Hilfe, auch wenn man zB. nur a) oder b) machen kann. Ich habe eine Klausur nächste Woche. Danke im Voraus

Answer 1

Ich kann keine Garantie für die Richtigkeit geben, aber probiere das mal eben schnell.

a)

Also Spannungsteiler heißt:

U1/U_ges=R1/R_ges

In der Aufgabenstellung ist angegeben, dass es sich um ein ideales Spannungs-Messgerät handelt, also kannst du das vernachlässigen und es handelt sich um eine normalen Reihenschlaltung also

U1=U_ges*(R1/R_ges)=9V*(250/(250+650))=2,5V

U2=U_ges*(R2/R_ges)=9V*(650/(250+650))=6,5V

mit R_ges=R1+R2

b)

Da bin ich mir jetzt unsicher, aber ich vermute einfach

K1=I_ein-I_ein-I_aus=0

c)

Z=U_ein-I_ein*R1-U_aus=0


d)

Du musst einfach nur schreiben, dass das Messgerät parallel zu R2 ist und deshalb dort auch die gleiche Spannung abfällt wegen der Parallelschaltung.


Ich habe leider nicht so viel Zeit um noch die andere Seite zu machen, aber das macht sicher noch jemand. ;-)

Comments

Danke :) bei d) muss man das irgendwie mit der gegebenen Formel zeigen