Abitur Physik üben: Elektrisches Feld, Magnetfeld und Induktion (Übungstest)
- Elektrisches und magnetisches Feld, Induktion
- 10 Fragen
- 15 Minuten
10 Aufgaben zu elektrischen und magnetischen Feldern mit kurzen Rechnungen. Rechne Vorsätze wie mm, cm² und mT immer zuerst in SI-Einheiten um, denn dort passieren die meisten Fehler.
Tippe auf eine Antwort, um sie zu markieren. Du kannst sie ändern oder dieselbe Antwort noch einmal antippen, um die Frage leer zu lassen. Wenn du den Test beendest, siehst du die richtigen Antworten und Erklärungen.Tippe auf eine Antwort; tippst du sie noch einmal an, bleibt die Frage leer.
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Frage 1
An einem Plattenkondensator mit dem Plattenabstand d = 4 mm liegt die Spannung U = 200 V.
Wie groß ist die elektrische Feldstärke zwischen den Platten?
Richtige Antwort: A
E = U / d = 200 V / 0,004 m = 50 000 V/m. Wer mit d = 0,4 (in cm) rechnet, erhält fälschlich 500 V/m.
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Frage 2
Bei einem geladenen Plattenkondensator wird der Plattenabstand verdoppelt. Fläche und Material bleiben gleich.
Wie ändert sich die Kapazität?
Richtige Antwort: A
Es gilt C = ε₀ · εᵣ · A / d. Die Kapazität ist umgekehrt proportional zum Abstand, bei doppeltem d also halb so groß.
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Frage 3
Ein Elektron wird aus der Ruhe mit der Spannung U = 100 V beschleunigt (e = 1,6 · 10⁻¹⁹ C).
Welche kinetische Energie hat es danach?
Richtige Antwort: C
E = e · U = 1,6 · 10⁻¹⁹ C · 100 V = 1,6 · 10⁻¹⁷ J (das sind 100 eV). 1,6 · 10⁻¹⁹ J entspräche nur einer Spannung von 1 V.
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Frage 4
Ein Elektron fliegt mit v = 2 · 10⁶ m/s senkrecht zu einem Magnetfeld der Flussdichte B = 0,5 mT (e = 1,6 · 10⁻¹⁹ C).
Wie groß ist die Lorentzkraft auf das Elektron?
Richtige Antwort: D
F = e · v · B = 1,6 · 10⁻¹⁹ · 2 · 10⁶ · 5 · 10⁻⁴ N = 1,6 · 10⁻¹⁶ N. Wer B = 0,5 T statt 0,5 mT einsetzt, kommt auf 1,6 · 10⁻¹³ N.
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Frage 5
Ein Elektron bewegt sich in einem homogenen Magnetfeld senkrecht zu den Feldlinien auf einer Kreisbahn.
Warum bleibt der Betrag seiner Geschwindigkeit dabei konstant?
Richtige Antwort: A
Eine Kraft senkrecht zur Geschwindigkeit ändert nur die Richtung, nicht den Betrag; sie wirkt als Zentripetalkraft. Die Lorentzkraft ist dabei keineswegs null, sonst gäbe es keine Kreisbahn.
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Frage 6
Für den Bahnradius eines geladenen Teilchens im Magnetfeld gilt r = m · v / (q · B).
Was passiert mit dem Radius, wenn die Flussdichte B verdoppelt wird und sonst alles gleich bleibt?
Richtige Antwort: B
B steht im Nenner, r ist also umgekehrt proportional zu B. Ein stärkeres Feld krümmt die Bahn stärker, der Kreis wird kleiner.
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Frage 7
Ein Stabmagnet wird mit dem Nordpol voran in eine Spule geschoben, deren Enden mit einem Messgerät verbunden sind.
Was sagt die Lenzsche Regel über den induzierten Strom?
Richtige Antwort: D
Der Induktionsstrom wirkt seiner Ursache entgegen: Die Spule bildet am Eingang einen Nordpol und stößt den Magneten ab. Ein ruhender Magnet induziert keine Spannung.
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Frage 8
Eine Spule hat 500 Windungen und die Querschnittsfläche A = 20 cm². Das Magnetfeld senkrecht zur Fläche steigt gleichmäßig in 0,2 s von 0 auf 0,1 T.
Wie groß ist der Betrag der induzierten Spannung?
Richtige Antwort: D
U = n · A · ΔB / Δt = 500 · 0,002 m² · 0,1 T / 0,2 s = 0,5 V. Mit 20 cm² = 0,2 m² (falsch umgerechnet) käme man auf 50 V, ohne die Windungszahl auf 0,001 V.
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Frage 9
Ein idealer Transformator hat primär 1150 Windungen und sekundär 60 Windungen. An der Primärspule liegen 230 V Wechselspannung.
Welche Spannung liefert die Sekundärspule?
Richtige Antwort: C
U₂ / U₁ = n₂ / n₁, also U₂ = 230 V · 60 / 1150 = 12 V. Wer das Windungsverhältnis umdreht, erhält etwa 4400 V.
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Frage 10
Welche Aussage über magnetische Feldlinien ist richtig?
Richtige Antwort: B
Magnetfeldlinien sind geschlossen; außerhalb des Magneten laufen sie vom Nord- zum Südpol, innen zurück. Anfang und Ende an Ladungen haben die Feldlinien des elektrischen Feldes.
Leer gelassene Fragen zählen nicht als falsch.
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