Prüfungsvorbereitung - EL-Studium

T

Thomas Finke

Guest
Hallo,

ich bin EL-Student im 1. Semester und nun hab ich hier 3 Übungsaufgaben
(dank des Profs natürlich ohne Lösungen) und hab bei den 3 Aufgaben keine
Ahnung wie ich da rangehen soll. Also damit keine Mißverständnisse
aufkommen....andere Aufgaben konnte ich schon lösen ;-)
Da ich die 3 Aufgaben nur als pdf habe und teilweise noch Zeichnungen dabei
sind möcht ich Euch mal bitten die Aufgaben unter
http://server.gott18.de/test/pdf/koaxleitung.pdf
http://server.gott18.de/test/pdf/kugelkondensator.pdf
http://server.gott18.de/test/pdf/doppelleitung.pdf
anzuschauen.
Es würde mir auch schon sehr viel helfen, wenn ich zumindest mal die
physikalischen/elektrotechnischen Grundgleichungen hätte mit denen ich an
die Aufgaben rangehen muß.
Eine komplette Lösung wäre natürlich auch nicht schlecht.

Danke,

Thomas

(P.S. Sorry nochmal, daß Ihr erst PDF's ziehen müßt)
 
Moin.

On Sat, 7 Feb 2004 20:39:02 +0100, "Thomas Finke" <finke.thomas@gmx.de> wrote:
Hallo,

ich bin EL-Student im 1. Semester und nun hab ich hier 3 Übungsaufgaben
(dank des Profs natürlich ohne Lösungen) und hab bei den 3 Aufgaben keine
Ahnung wie ich da rangehen soll.
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Durchflutungssatz, Gaus'sches Gesetz der Elektrostatik.

Siehe auch: Alle üblichen Lehrbücher.

Die beste Klausurvorbereitung ist, selbst die Lösung zu finden.
Dazu stehen Dir Mitschriften, evtl. Skripte und Lehrbücher zur Verfügung.

Wenn Du das Ergebnis hast, gehst Du zu den Mitarbeitern Deines Profs
und bittest sie, Deine Lösung mit der Musterlösung zu vergleichen.

Thiemo
 
"Thomas Finke" <finke.thomas@gmx.de> schrieb im Newsbeitrag
news:40253e12$0$17027$9b4e6d93@newsread2.arcor-online.net...
Hallo,

ich bin EL-Student im 1. Semester und nun hab ich hier 3 Übungsaufgaben
....
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Also für ein 1.Semester ist der Schwierigkeitsgrad aber schon
recht heftig. Die erste Aufgabe geht ja noch, aber der Kugelkondensator
hat bei mir einen recht faden Nachgeschmack hinterlassen
(Hüllflächenintegrale?)
ist aber auch schon was her...
Jedendfalls hat mein Vorredner recht, in jedem guten Buch (Küpfmüller,
Th.Elt.)
findest du das alles sehr genau erklärt (H-Feld senkrecht auf E-Feld etc.)

LG
 
Auf jedenfall hilfreich: http://www.stiny-leonhard.de/
Der hat 700 links drauf....

LG
 
ich bin EL-Student im 1. Semester und nun hab ich hier 3 Übungsaufgaben
...
Also für ein 1.Semester ist der Schwierigkeitsgrad aber schon
recht heftig. Die erste Aufgabe geht ja noch, aber der Kugelkondensator
hat bei mir einen recht faden Nachgeschmack hinterlassen
(Hüllflächenintegrale?)
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Die Gleichungen für die Kapazität eines Kugelkondensators gibt
es normalerweise im ersten Semester in der Formelsammlung. Die
Feldstärke an der inneren Schale kann man über den Gaussschen
Satz aus Oberfläche und Ladung bestimmen...
 
Die Gleichungen für die Kapazität eines Kugelkondensators gibt
es normalerweise im ersten Semester in der Formelsammlung. Die
Feldstärke an der inneren Schale kann man über den Gaussschen
Satz aus Oberfläche und Ladung bestimmen...

Trotzdem schon recht Abstrakt für ein 1.Sem.
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Ich meine wir hätten damals Kirchhoff, Maxwell und Co. gemacht...
 
Die Gleichungen für die Kapazität eines Kugelkondensators gibt
es normalerweise im ersten Semester in der Formelsammlung. Die
Feldstärke an der inneren Schale kann man über den Gaussschen
Satz aus Oberfläche und Ladung bestimmen...

Trotzdem schon recht Abstrakt für ein 1.Sem.
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Ja, eine leichte Aufgabe ist es wohl nicht.

Ich meine wir hätten damals Kirchhoff, Maxwell und Co. gemacht...
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Der Gaußsche Satz ist doch die 3. Maxwell Gleichung in
integralform? Der Rest steht ja in der Formelsammlung.
 
"Tim Boescke" <tboescke@uwaterloo.ca> schrieb im Newsbeitrag
news:c054uv$12ofdj$1@ID-107613.news.uni-berlin.de...
Die Gleichungen für die Kapazität eines Kugelkondensators gibt
es normalerweise im ersten Semester in der Formelsammlung. Die
Feldstärke an der inneren Schale kann man über den Gaussschen
Satz aus Oberfläche und Ladung bestimmen...

Trotzdem schon recht Abstrakt für ein 1.Sem.

Ja, eine leichte Aufgabe ist es wohl nicht.

Ich meine wir hätten damals Kirchhoff, Maxwell und Co. gemacht...

Der Gaußsche Satz ist doch die 3. Maxwell Gleichung in
integralform? Der Rest steht ja in der Formelsammlung.

Sorry habs schon wieder vergessen...
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Hallo,
Es würde mir auch schon sehr viel helfen, wenn ich zumindest mal die
physikalischen/elektrotechnischen Grundgleichungen hätte mit denen ich an
die Aufgaben rangehen muß.
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Also die Formeln habt ihr sicher bekommen.
zB. Kugelkondensator-Beispiel

Q=C*U gilt allgemein
D=eps*E hier gehört noch der Vektorpfeil drauf, ist aber hier eh wurscht
D=Q/A
A=4*PI*r^2 (Kugeloberfläche)
Satz vom Hüllenfluß: Fluß durch geschlossene Fläche entspricht der
eingeschlossenen Ladung.

Die Formel für einen Kugelkondensator kannst du dann ganz einfach
selber herleiten. U=Integral E(r)*dr, Integrationsgrenzen sind
der Innen- bzw. Außenradius.

Also:
U=
/ra /ra
| E*dr = |Q/(eps*4*PI*r^2)*dr (mit E=D/eps=>(Satz v.
Hüllenfluß)=>E=Q/(A*eps))
/ri /ri
/ra
=Q/(eps*4*PI)|1/r^2*dr => mit Q=CU folgt C=(4*PI*eps)*(1/ri-1/ra)=
/ri

=(4*PI*eps)*(ra*ri)/(ra-ri)

Wenn jetzt wie in Punkt a) maximum von E(ri) gefragt ist einfach berechnete
Formel auf E(r) umstellen, ri einsetzen und nach ri ableiten, Nullstetzen
und
Nullstelle berechnen. (Kannst auch noch die 2. Ableitung machen und
schaun ob NS wirklich ein Minimum ist)

Also:

E(r)=D/eps=C*U/(eps*A)=(ra*r)/((ra-r)*r^2)*U

dE(ri)/dri=((2ri-ra)*ra)/(ri^2*(ri-ra)^2)= 0 => ri=ra/2 oder ra=0

Punkt b)

Mit E(r) von oben:

E(20)/E(40)=...=1,33 wenn ich mich nicht verrechnet habe.
U kürzt sich natürlich heraus weil ja lt. Angabe die selbe Spannung.

c) ist genau so nur Formelanwenden, hab aber momentan keine
Lust das alles zu rechnen, falls es Schwierigkeiten geben sollte melde dich
halt
nochmal.

Viel Spaß beim ET-Studium,
Johannes

PS: Ich musste das letztes Jahr auch alles rechnen ;-)
 
Dieter Berger wrote:

"Thomas Finke" <finke.thomas@gmx.de> schrieb im Newsbeitrag
news:40253e12$0$17027$9b4e6d93@newsread2.arcor-online.net...
Hallo,

ich bin EL-Student im 1. Semester und nun hab ich hier 3 Übungsaufgaben
...
Also für ein 1.Semester ist der Schwierigkeitsgrad aber schon
recht heftig. Die erste Aufgabe geht ja noch, aber der Kugelkondensator
hat bei mir einen recht faden Nachgeschmack hinterlassen
(Hüllflächenintegrale?)
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Ich weiß nicht, bei mir hat der Prof. damals gesagt, er bringt nur eine
dieser Feld-Aufgaben in der Klausur dran, und dann hat kaum jemand was
dafür gelernt... Im 5. Semester dann hat ein anderer Prof. gesagt, daß die
Aufgaben die er im ersten Semester früher mal gestellt hat (er hat zu dem
Zeitpunkt keine Grundlagen mehr gemacht) teilweise so schwer waren, daß er
"selbst Probleme mit ihnen gehabt hätte". Der Tenor der ganzen Sache war,
daß halt in den ersten 2 Semester die Leute rausgeprüft werden, die in
höheren Semestern den Schnitt drücken würden... Die mathematischen
Grundlagen dafür haben wir ohnehin erst im 2. Semester in Mathe gelernt.

Nicht umsonst heißt es, daß man sein Studium mit 95-%iger Wahrscheinlichkeit
schafft, wenn man das Grundstudium mal hinter sich hat...


Gruß,

Christian
 
PS: Ich musste das letztes Jahr auch alles rechnen ;-)


Bei mir ist das auch noch nicht allzulange her,
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aber Ente gut, alles Gut!

Bei uns kam die Geschichte mir den E und H Feldern
im dritten Semester, auch ich habe mich in der Klausur
schwergetan, den den Kugelkondensator hatten wir noch
nichtmal in der Vorlesung. Ich finde diese ganze Thematik
auch sehr Abstrakt. Aber gehört halt dazu...
 
Wir haben heute, für den Kugelkondensator, folgende Lösung
zusammengebastelt....stimmt das?

(1) E = Q / (4*Pi*Epsilon*Ri˛) Ri = Radius Innenkugel

(2) C = Q / Uia = (4*Pi*Epsilon) / (1/Ri - 1/Ra) --> Q = (4*Pi*Epsilon) /
(1/Ri - 1/Ra) * Uia

Gleichung 2 in Gleichung 1

E = 1/(4*Pi*Epsilon) * 1/Ri˛ * (4*Pi*Epsilon)/(1/Ri - 1/Ra) * Uia

4*Pi*Epsilon kürzt sich raus

E = Uia / (Ri˛ * (1/Ri - 1/Ra)) --> Ra=0,8m --> E = Uia / (Ri˛ * (1/Ri -
1/0,8))

Damit E minimal wird muss der Nenner maximal werden....bei Uia = const.

f(r) = r˛ * ( 1/r - 1/0,8)

f'(r) = 1-2,5r

f''(r) = -2,5

Extremwert bei 1. Ableitung = 0

f'(r) = 0 --> r = 0,4

Zweite Ableitung prüfen auf ungleich 0

f''(0,4) = -2,5 --> kleiner Null --> Maxima

somit ist E am kleinsten wenn der Radius der Innenkugel gleich 0,4m ist.


Stimmt die Lösung???

Thomas
 
Thomas Finke schrieb:

ich bin EL-Student im 1. Semester und nun hab ich hier 3 Übungsaufgaben
(dank des Profs natürlich ohne Lösungen) und hab bei den 3 Aufgaben keine
Ahnung wie ich da rangehen soll. Also damit keine Mißverständnisse
aufkommen....andere Aufgaben konnte ich schon lösen ;-)
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Nur um das mal anzumerken: Im 1. Semester haben wir genau diese Art von
Aufgaben auch gerechnet. 90% kann man mit Satz vom Hüllenfluß unter
Ausnutzung der Symmetrien rechnen, Rest mit scharfem Hingucken. Jetzt im 5.
kamen die gleichen Aufgaben wieder, jetzt in Theoretischer Elektrotechnik
mit der ganzen Vektoranalysis. Und mit den gleichen Lösungen... :)
Mein Prof hier in Bremen ist übrigens aus der "Aachener Schule"...

Gruß
Henning
--
henning paul home: http://www.geocities.com/hennichodernich
PM: henningpaul@gmx.de , ICQ: 111044613
 
Hallo,
Stimmt die Lösung???
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Ja, Lösung stimmt. Ist ja auch das selbe wie ich's vorgerechnet habe.

Mit freundlichen Grüßen,
Johannes
 
Hallo,

Thomas Finke schrieb:

somit ist E am kleinsten wenn der Radius der Innenkugel gleich 0,4m ist.
Stimmt die Lösung???
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Denke schon. Ich habe das gerade auf leicht anderem Weg auch herausbekommen.

CU Christian
 
Thomas Finke wrote:
Wir haben heute, für den Kugelkondensator, folgende Lösung
zusammengebastelt....stimmt das?

(1) E = Q / (4*Pi*Epsilon*Ri˛) Ri = Radius Innenkugel

(2) C = Q / Uia = (4*Pi*Epsilon) / (1/Ri - 1/Ra) --> Q = (4*Pi*Epsilon) /
(1/Ri - 1/Ra) * Uia

Gleichung 2 in Gleichung 1

E = 1/(4*Pi*Epsilon) * 1/Ri˛ * (4*Pi*Epsilon)/(1/Ri - 1/Ra) * Uia

4*Pi*Epsilon kürzt sich raus

E = Uia / (Ri˛ * (1/Ri - 1/Ra)) --> Ra=0,8m --> E = Uia / (Ri˛ * (1/Ri -
1/0,8))

Damit E minimal wird muss der Nenner maximal werden....bei Uia = const.

f(r) = r˛ * ( 1/r - 1/0,8)

f'(r) = 1-2,5r

f''(r) = -2,5

Extremwert bei 1. Ableitung = 0

f'(r) = 0 --> r = 0,4

Zweite Ableitung prüfen auf ungleich 0

f''(0,4) = -2,5 --> kleiner Null --> Maxima

somit ist E am kleinsten wenn der Radius der Innenkugel gleich 0,4m ist.


Stimmt die Lösung???

Thomas


Hallo Thomas,
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daß die Lösung stimmt weißt du ja nun schon, aber ich möchte dir gleich
noch einen kleinen Tip für die Prüfungen geben, da bei mir eine solche
Feldaufgabe unter anderem der Grund für eine Wiederholungsprüfung war.

Wie oben behauptet sind die Aufgaben nicht so schwer, wenn man weiß wie
man rangehen muß. Ähnliche Aufgaben haben auch wir im 1. Sem. bekommen.
In der Prüfung wird bei Feldern fast immer auf einfache geometrische
Formen vereinfacht, wie Zylinder (Koax-Kabel), Kugel oder Platten.
Da wir unsere Formelsammlung selbst schreiben durften, hatte das bei mir
in der Prüfung die Folge, daß ich die Aufgabe zur Berechnung eines
Halbkugelerders aus der Formelsammlung abgeschrieben habe und vor jede
Formel 1/2 geschrieben habe.
Also sollte man die Spezialfälle genauso wissen, wie die allgemeinen
Feldgleichungen.

Noch viel Spaß


Christoph
 
Wo wir grad bei der Koax-Aufgabe sind....

Könnte mir mal bitte jemand die Lösung für die Koax-Aufgabe schicken?

Weil wir haben gestern zwar den Prof. gefragt, aber der hatte keine Zeit
weil er nen Termin hatte und nun haben wir noch immer keine Ahnung wie das
genau geht...... :-(

Thomas
 
Thomas Finke schrieb:

Wo wir grad bei der Koax-Aufgabe sind....

Könnte mir mal bitte jemand die Lösung für die Koax-Aufgabe schicken?

Weil wir haben gestern zwar den Prof. gefragt, aber der hatte keine Zeit
weil er nen Termin hatte und nun haben wir noch immer keine Ahnung wie das
genau geht...... :-(
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So, fangen wir mal an:

1.Fall: r < ri

Durchflutungsgesetz:

/ > > // > >
| H ds=|| i dA
/ //
c Ai
H const auf Kreisumlauf, H||s; i const über Querschnitt, i||A
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/ //
=> H |ds = i ||dA
/ //
c A

i = Ii/(Pi*ri^2)

=> H * 2*Pi*r = (Ii/(Pi*ri^2))*Pi*r^2 = Ii*r^2/ri^2
=> H = Ii*r/(2*Pi*ri^2)

2. Fall: ri<r<ra1

/ // > >
H |ds = || i dA
/ //
c A

Eingeschlossener Strom=Ii

=> H * 2*Pi*r = Ii
=> H = Ii/(2*Pi*r)

=> Feld eines Linienleiters.

3. Fall: ra1<r<ra2

/ // > >
H |ds = || i dA
/ //
c A

Eingeschlossener Strom: Ii - Anteil von Ia

H * 2*Pi*r = Ii - (Ia/(Pi*(ra2^2-ra1^2)))*Pi*r^2 = Ii -
Ia*(r^2/(ra2^2-ra1^2))

=> H = Ii/(2*Pi*r) - Ia*(r/((ra2^2-ra1^2)*2*Pi))
(lineare Überlagerung)

4. Fall: r>ra2

/ // > >
H |ds = || i dA
/ //
c A

Eingeschlossener Strom=Ii-Ia

=> H * 2*Pi*r = Ii-Ia
=> H = (Ii-Ia)/(2*Pi*r)

=> Feld eines Linienleiters vom Differenzstrom durchflossen.

Zahlenwerte kannst Du ja selbst ausrechnen.

HTH
Henning
--
henning paul home: http://www.geocities.com/hennichodernich
PM: henningpaul@gmx.de , ICQ: 111044613
 
Dieter Berger wrote:
"Thomas Finke" <finke.thomas@gmx.de> schrieb im Newsbeitrag
news:40253e12$0$17027$9b4e6d93@newsread2.arcor-online.net...
Hallo,

ich bin EL-Student im 1. Semester und nun hab ich hier 3 Übungsaufgaben
...
Also für ein 1.Semester ist der Schwierigkeitsgrad aber schon
recht heftig. Die erste Aufgabe geht ja noch, aber der Kugelkondensator
hat bei mir einen recht faden Nachgeschmack hinterlassen
(Hüllflächenintegrale?)
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Sowas kommt bei uns hier regelmaessig dran (Uni Erlangen, ET, erstes
Sem.).
 
"Andreas Schwarz" schrieb im Newsbeitrag

Sowas kommt bei uns hier regelmaessig dran (Uni Erlangen, ET, erstes
Sem.).
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Kann ich nur bestätigen (Uni Erlangen, ET, mittlerweile 7. Sem) ...

.... aber solche Aufgaben rechnet ihr nicht in den Übungen?

Laßt euch den Spaß nicht verderben mit solchen Aufgaben!
Später wird alles besser! Is halt anfangs hartes Brot ...


Grüße,
Gunther Dehm-Andone
 
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