Die Kirchoffschen Regeln sind aber wichtig. Die solltest du dir nochmals anschauen.

Du hast oben einen Knoten, wo sich die Ströme I1 und I2 aufsummieren zum Gesamtstrom I.



Dann hast du links eine Masche. Wenn wir im Uhrzeigersinn aufsummieren:



Für die rechte Masche haben wir



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Nun kannst du in deine Strom-Knotengleichung die Beziehungen im ohmschen Gesetz einsetzen (I = U/R)



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Wenn alle Widerstände gleich sind, fließt durch R2 und R3 der gleiche Strom wie durch R5 und R6. Dito bei R7 und R4.



Durch R1 fließt dann die Differenz von diesen beiden.



Demnach hast du auch symmetrische Spannungen



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Das Ausgangssignal dürfte hier stets positiv sein. Dein Prof meint hier gewiss, dass das grundlegende Verstärkungsverhalten sich ändert, nicht die Polarität der Ausgangsspannung.

Bei Potiabgriff Anschlag links und Resonanzfrequenz des Schwingkreises, wird das Eingangssignal ziemlich weit runtergezogen, weil die niedrige Impedanz des Schwingkreises die an dem (+)-Eingang des OPV anliegende Spannung verringert.

Bei Potiabgriff Anschlag rechts und Resonanzfrequenz ist es andersrum. Hier wird dann ein Großteil des rückgekoppelten Ausgangssignals über den Schwingkreis verringert. Die Ausgangsspannung ist hier höher als im vorigen Fall, aber weiterhin positiv bzw. polaritätsgleich mit dem Eingangssignal.

Die Resonanzfrequenz bezogen auf den Equalizer ist dann die Frequenz, die dein Schieber/Regler hat. Du willst ja durch den Equalizer gewisse Frequenzen des Signals mehr betonen (also verstärken) oder eben abschwächen. Das Betonen/Erhöhen geht hier beim Potiabgriff eher in die rechte Richtung. Das Abschwächen geht dann in die linke Richtung.

Bei den mehreren RLC-Schwingkreisen kannst du somit mehrere Frequenzen equalizen. Jener Frequenzanteil des gesamten Eingangssignals, dir der mittels L justierbaren Resonanzfrequenz nahe kommt, wird abgeschwächt, je mehr der Potiabgriff von links erfolgt.

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Stell dir den Transistor wie einen steuerbaren Kanal vor. Mit dem Basisstrom kannst du die Breite des Kanals beeinflussen. Das wiederum beeinflusst, wie viel Strom durch diesen Kanal fließt. Da der Basisstrom hierbei sehr gering ist, hast du dadurch eine kostengünstige Steuerung.

Das heisst nicht, dass du aus "wenig Strom viel mehr Strom" gemacht hast, sondern lediglich für die Ansteuerung wenig benötigst.

Du willst einen Hahn aufdrehen und für das Aufdrehen selbst möglichst wenig Energie investieren.

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Die Spannung über der Spule ist dann am größten, wenn der größtmögliche Teil der komplexen Erregerspannung an ihr abfällt. Dazu muss an R und XC möglichst wenig abfallen. R jedoch, sei es der Einzelwiderstand oder der ohmsche Anteil der Spule, sind (abgesehen von tieferen Betrachtungen) nicht frequenzabhängig. Sie behalten ihren Wert. Also kommt es auf XC an. Wenn XC größer als XL ist, ist die Spannung über XC größer. Das wollen wir aber für XL.

Du brauchst deshalb:



XL wird größer, wenn die Frequenz größer wird. Gleichzeitig wird XC dabei kleiner. Bei der Resonanzfrequenz hätten beide den gleichen Blindwiderstandswert. Damit wäre auch die Spannung über beiden betragsmäßig gleich, was wir nicht wollen. Also muss die Erregerfrequenz überhalb der Resonanzfrequenz liegen.

Dieser ergibt sich aus:



Du willst demnach:



Bedenke, dass der ohmsche Anteil der Spule hier nicht vernachlässigt werden soll. Deshalb gilt für XL



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Die Mechanik zu kennen und sie deshalb voraussagen zu können, bedeutet nicht, dass man auch die Mechanik selbst verändern kann.

Gesetzmäßigkeiten oder Verhaltensweisen in der Natur können vom Menschen nur entdeckt werden. Die Physik versucht hierbei eine Funktionsbeschreibung zu machen. Sie kann keine Funktion erfinden und auch kann der Mensch nichts erschaffen.

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Spannung ist der elektrische Potentialunterschied zwischen zwei Punkten. Schließt man den Stromkreis, fließt ein Strom. Dieser beschreibt die darin fließenden Ladungen pro Zeit.

Überführe die Messwerttabelle in ein x-y-Diagramm ein.
x-Achse: Strom
y-Achse: Spannung

Du wirst sehen, dass es eine Gerade ist. Du wirst erkennen, dass es eine Proportionalität zwischen Strom und Spannung gibt. Das siehst du bereits jetzt in der Tabelle. Beispiel: 100 mA -> 4,701 V. Bei 5-fachem Strom -> 5-fache Spannung.

Vergleiche dein Diagramm anschließend mit dem unteren Diagramm. Recherchiere dazu das Widerstandsverhalten eine Glühbirne. Tipp: Temperaturabhängigkeit.

Beschreibe die Unterschiede zwischen den beiden Diagrammen.

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Du suchst die Spannung UQ an den offenen Klemmen der ursprünglichen Schaltung. Wenn du auf die Grundschaltung guckst, ist UQ nichts anderes als die Spannung über R2. Du suchst also UR2.

Du kannst das Überlagerungsverfahren anwenden, um die jeweiligen Gleichungen zu ermitteln. Dazu schaltest du zunächst die Stromquelle Iq2 in den Leerlauf (entferne sie aus der Schaltung) und bestimmst die Teilspannung UR2.

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Die resultierende Schaltung ist dann eine Reihenschaltung von R1, R2 und R3, wo Uq1 die Gesamtspannung ist. Mittels Spannungsteiler erhältst du:



Anschließend schaltest du Iq2 wieder zu, und schließt Uq1 kurz. Die resultierende Schaltung ist eine Parallelschaltung aus R1 || (R2+R3). Die Spannung über R2 ergibt sich aus dem Teilstrom, der in diesen Abzweig fließt. Das bekommst du mittels Stromteiler raus.

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Jetzt überlagerst du beide Gleichungen für UR2 vorzeichenrichtig. Wenn du aufmerksam beide Schaltungen vergleichst, sind die jeweiligen UR2-Spannungen entgegengesetzt.







Die Gleichung könnte man anschließend noch etwas eleganter zusammenfassen.



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Erstes Bild:

Beide Gleichungen stehen für die Empfange Frequenz am Beobachter.

Links

  • Schallquelle bewegt sich vom ruhenden Beobachter weg
  • f wird kleiner

Rechts

  • Schallquelle bewegt sich auf den ruhenden Beobachter zu
  • f wird größer

Unteres Bild:

Quelle und Beobachter bewegen sich aufeinander zu

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Ich würde die Linsengleichungen benutzen.

Die Kugel sei eine Linse mit der Brennweite

f = 7 cm.

Die Größe des Bildes (Eifelturm) in der Kugel sei ungefähr so groß wie der Kugeldurchmesser

B = 9,5 cm

Die Gegenstandshöhe sei hier die Höhe des Eiffelturms mit

G = 300 m (google).

Die Kugel bzw. Linse hat einen Abstand von 30 cm zum Kameraobjektiv. Das nutzen wir als die Bildweite b.

Gefragt ist nun die Gegenstandsweite g

Die Linsengleichung umgestellt nach der Gegenstandsweite g sagt:



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Die Spannung über der Spule eilt der Spannung über dem Widerstand um 90° vor.
Die Spannung über dem Kondensator jedoch um 90° nach. D.h. diese beiden Spannungen sind sich um 180° verschoben.

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Daraus ergibt sich die geometrische Summe der Zeiger für die Gesamtspannung.

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U ist die Hypotenuse des Dreiecks, UR die Ankathete, (UL-UC) die Gegenkathete. Gemäß Satz des Pythagoras hast du



Gleichung nach UC auflösen, Werte einsetzen, rechnen.

Alternativer Weg über den Winkel.





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Der Dämpfungsgrad gibt das Maß der Dämpfung für das gesamte System an. Quasi den Verlauf nach Anregung des Systems.

Dieses Maß setzt sich zusammen

  • aus der Dämpfungskonste
  • aus der Federsteifigkeit (=Federkonstante)
  • aus der Masse des schwingenden Objekts
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Da steht Y / D | 380 V / 220 V

Das sagt dir aus, dass in der Sternschaltung die Außenleiterspannung bei 380 V liegt und in der Dreiecksschaltung die Außenleiterspannung bei 220 V.

So hat man in beiden Fällen eine Wicklungsspannung (Strangspannung) von 220 V.

Du darfst diesen Motor in unserem 400V-Drehstromnetz demnach NUR in Sternschaltung betreiben. Schließt du ihn so in Dreiecksschaltung an, beträgt die Wicklungsspannung 400 V und geht somit weit über die Nennverhältnisse hinaus!

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Mit der Taste S<=>D kannst du zwischen Bruch- und Dezimaldarstellung switchen.

Mit der Taste ENG bzw. Shitf + ENG kannst du zwischen den Zehnerpotenzen wechseln.

Wenn du den Rechner auf Standardeinstellungen zurücksetzen willst, dann drücke Shift + 9.

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1)

Ein Proton hat die Masse von 1u. Dito für Neutron. Damit hat ein Kohlenstoffatomkern, das aus jeweils 6 von diesen Teilchen besteht, eine Masse von 2*6u.



Da wir 6 Protonen haben, haben wir 6 mal eine positive Elementarladung e.



2)

E-Feld beschleunigt die Ladung. Diese Arbeit ist gleich der kinetischen Energie, die diese Ladung dadurch erhält:



Gleichung nach U umstellen, für q und m die in 1) ermittelten Ergebnisse einsetzen und für v die Zahl aus der Aufgabenbeschreibung. Die Energie steht bereits in der Gleichung.

Für die restlichen Aufgabenteile kannst du meine Antwort auf diese Frage anschauen. Dort wird genau dieses Thema behandelt.

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[Physik] Geschwindigkeitsfilter bei Ionenstrahlen?

Guten Tag,

ich benötige bei der Aufgabe noch etwas Hilfe, um sie verstehen zu können. Ich freue mich sehr auf eure hilfreichen Antworten.

[Hinweis des Lehrers zur Aufgabe:]

Ar^(+) Ionen haben die Ladung 2, Ar^(2+) Ionen die Ladung 2e. Verwenden Sie für die Masse der Argon-Ionen den Wert 39,948 * 10^(-27) kg.
  • Was sind überhaupt Argon Ionen?
  • Wieso ist die Ladung von Ar^(+) Ionen = 2 und nicht e, denn die Ladung von Ar^(2+) Ionen ist ja 2e.

[Hier meine bereits bestehenden Fragen:]

  1. Wie genau würdet ihr eine mögliche Antwort auf die Aufgabe 2.1 „Erklären Sie die Funktionsweise des Geschwindigkeitsfilters.“ formulieren? Mein Vorschlag: In einem Geschwindigkeitsfilter können mithilfe eines elektrischen und eines magnetischen Feldes Elektronen einer bestimmten Geschwindigkeit aus einem Strom von geladenen Teilchen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gewonnen werden.
  2. Aber woran erkenne ich überhaupt, dass es sich hier um Elektronen handelt? Es handelt sich ja um Argon Ionen und das verwirrt mich.
  3. Ich benötige noch viel Hilfe bei dieser ganzen Aufgabe 2 (2.1 und 2.2) 🤯

[Damit ihr mir leichter bei der Aufgabe helfen könnt, schreibe ich euch hier die Aufgaben 2.1 und 2.2 als Text hin, damit ihr den Text als Zitat in eurer Antwort verwenden könnt.]

2.1

Erklären Sie die Funktionsweise des Geschwindigkeitsfilters.

Weisen Sie nach, dass die Ladung und die Masse der Ionen keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit der gefilterten Ionen des Strahls haben.

2.2

Nach Verlassen des Filters bewegt sich der Strahl aus Ar^(+) -Ionen und Ar^(2+) -Ionen durch eine Blende in einem Magnetfeld B2 mit der gleichen Flussdichte B2 = B1 weiter und wird auf einen Detektor abgelenkt, der die Strahlen an zwei Stellen P1 und P2 registriert.

Geben Sie an, welche der Argon-Ionen im Punkt P1 bzw. im Punkt P2 auftreffen.

Begründen Sie Ihre Antwort.

Berechnen Sie die erforderliche Spannung am Kondensator des Geschwindigkeitsfilters, wenn der Auftreffort der Ar^(+) -Ionen von der Blende den Abstand a = 20 mm haben soll.

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Das B-Feld geht vom Betrachter aus in das Blatt hinein. Die eintretende Ladung wird dann, je nach (+) und (-), aus der Perspektive des Betrachters nach oben oder unten abgelenkt.

Das E-Feld verläuft hier von oben nach unten und bei E-Feldern werden die Ladungen dann ebenfalls nach oben oder unten abgelenkt.

E-Feld und B-Feld stehen senkrecht zueinander, sodass die eintretende Ladung sowohl nach oben, als auch nach unten abgelenkt wird. Bei ausreichender Geschwindigkeit der Ladung wirken diese Kräfte nicht lang genug auf die Ladung, sodass sie letzten Endes eine "gerade" Bahn fliegen und durch die Blendenöffnung passieren können.

D.h. die elektrische Kraft und Lorentzkraft (B-Feld) sind für die betrachteten Ladungen, die es schaffen durch die Öffnung zu fliegen, betragsmäßig gleich bzw. "heben" sich auf:



Jetzt brauchen wir noch das Innenleben der Variablen Fel und FB zu füllen.



Diese Gleichung kannst du nach der Geschwindigkeit auflösen und dein Ergebnis erhalten. Wie du siehst, kürzt sich die Ladung weg und die Masse taucht erst gar nicht auf. Demnach ist in dieser Betrachtung nur interessant die Geschwindigkeit der Ladungen sowie das elektrische und magnetische Feld.

Für die zweite Aufgabe, in der die Ladungen jetzt nur noch in einem B-Feld sind, entfällt die Ablenkung durch das E-Feld. Allerdings erfolgt die Ablenkung durch das B-Feld in gleichem Maße wie innerhalb der Kondensatorplatten. Für die Kreisbahn gilt, dass die Lorentzkraft den Weg zum Mittelpunkt der Kreisbahn, sprich Radius, zeigt. Den Radius r der Kreisbewegung bekommt man über die Zentripetalkraft Fz.





Du suchst den Radius der Kreisbahn, also:



Achte auf die Gleichung. Die Ladung q und das B-Feld B steht im Nenner. D.h. je höher die Ladung q oder je stärker das B-Feld, desto kleiner der Radius. Demnach haben Ar(+)-Ionen einen größeren Radius als Ar(2+)-Ionen. Deshalb treffen erstere auf P1 und letztere auf P2.

Zur Berechnung der benötigten Spannung nimmst du die oberste Gleichung und stellst diese um nach der Spannung.

Obere Gleichung umgestellt nach Spannung:



Die Geschwindigkeit v aus der unteren Gleichung eingesetzt:



Der Abstand zur Blende entspricht dem x-fachen von r. Genau das nimmst du für den Wert für r.

Nachtrag zum Kommentar

In 2.2 wird nach dem Radius für einen dritten Auftreffpunkt P3 gefragt. Gegeben ist dir der Abstand von der Blende zum Auftreffort.

Bild zum Beitrag

Der Auftreffort muss immer oben sein, weil das B-Feld die positiven Ladungen in diese Richtung ablenkt.

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Stromteilerregel anwenden um den Gesamtstrom zu ermitteln. Dann bekommst du automatisch den anderen Teilstrom errechnet.





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Angenommen es wäre tatsächlich "zu spät" in deinem Alter eine Ausbildung anzufangen. Was für eine Konsequenz würdest du daraus ziehen?

Bin zu alt für die Ausbildung, also mach ich dann gar nichts ?

Mit dieser Umkehrschlussmethode kannst du dir so einiges im Leben erleichtern.

Was dein Alter betrifft, ist das alles noch sehr harmlos. Ich weiss, dass Jugendliche in dem Alter sich selbst stressen bei diesen Themen, aber eine Ausbildung mit 21 ist nicht unüblich, sondern häufig. Es gibt auch sonst viele andere Studienabbrecher, die teils mit 25 eine Ausbildung anfangen.

Das wichtigste bei der Sache ist aber nicht, ob du nun spät dran bist, sondern dass du dir möglichst klar machst, wo deine Interessen liegen und was für Stärken du hast bzw. welche du ausbauen willst. Ansonsten durchläufst du eine Versuchskaninchenstation nach der anderen, bis du irgendwann aus Zufall das Passende für dich findest. Das kann nach 2 Jahren, aber auch nach 20 Jahren geschehen. Lass es deshalb nicht darauf ankommen, wenn du doch vorher schon einige Fragen dir selbst beantworten kannst.

Reflektiere und schreib dir auf, was deine Stärken sind, was dich interessiert. Recherchiere im Netz nach Berufen, schaue dir die verschiedenen Berufe an. Anschließend kannst du dich entscheiden, ob du eine Ausbildung, ein Studium oder gar eine duale Ausbildung machen möchtest.

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