Physik Klasse 10: Elektromagnetismus, Induktion und Transformator (Übungstest)
- Elektromagnetismus, Induktion und Transformator
- 10 Fragen
- 13 Minuten
Du erklärst, wie Strom Magnetfelder erzeugt und wie umgekehrt Magnetfelder Spannungen induzieren. Tipp: Induziert wird nur, wenn sich das Magnetfeld in der Spule ändert.
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Frage 1
Unter einem Draht liegt eine Kompassnadel. Sobald Strom durch den Draht fließt, dreht sie sich. Was zeigt dieser Versuch?
Richtige Antwort: B
Dieser Versuch geht auf Hans Christian Ørsted zurück: Elektrischer Strom erzeugt ein Magnetfeld. Schaltet man den Strom ab, zeigt die Nadel wieder nach Norden.
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Frage 2
Wie kannst du einen Elektromagneten (Spule mit Strom) deutlich stärker machen?
Richtige Antwort: D
Das Eisen wird im Feld der Spule selbst magnetisch und verstärkt das Magnetfeld stark. Mehr Windungen und eine größere Stromstärke würden ebenfalls helfen, weniger davon schwächt den Magneten.
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Frage 3
Wann wird in einer Spule eine Spannung induziert?
Richtige Antwort: A
Eine Induktionsspannung entsteht nur bei einer Änderung, zum Beispiel wenn ein Magnet hinein- oder herausbewegt wird. Ein ruhender Magnet erzeugt ein konstantes Feld und keine Spannung.
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Frage 4
Du schiebst einen Stabmagneten in eine Spule, an die ein Messgerät angeschlossen ist, und ziehst ihn danach wieder heraus. Was beobachtest du beim Herausziehen?
Richtige Antwort: C
Beim Herausziehen nimmt das Magnetfeld in der Spule ab statt zu. Deshalb schlägt das Messgerät in die andere Richtung aus.
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Frage 5
Wie erreichst du mit demselben Magneten und derselben Spule eine größere Induktionsspannung?
Richtige Antwort: C
Die Induktionsspannung hängt davon ab, wie schnell sich das Magnetfeld ändert. Schnellere Bewegung bedeutet schnellere Änderung und damit größere Spannung.
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Frage 6
Ein Transformator hat 500 Windungen auf der Primärspule und 25 Windungen auf der Sekundärspule. Die Primärspannung beträgt 230 V. Welche Spannung liegt an der Sekundärspule an?
Richtige Antwort: A
U₂ : U₁ = N₂ : N₁, also U₂ = 230 V · 25 : 500 = 11,5 V. 4600 V erhält man, wenn man das Verhältnis der Windungszahlen umdreht.
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Frage 7
Warum funktioniert ein Transformator nicht mit Gleichspannung?
Richtige Antwort: B
In der Sekundärspule wird nur bei einem sich ändernden Magnetfeld eine Spannung induziert. Wechselstrom ändert ständig Richtung und Stärke, Gleichstrom nicht.
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Frage 8
Ein idealer Transformator ohne Verluste erhöht die Spannung auf das 10-Fache. Was gilt für die Stromstärke auf der Sekundärseite?
Richtige Antwort: D
Bei einem idealen Transformator bleibt die Leistung P = U · I gleich. Steigt die Spannung auf das 10-Fache, muss die Stromstärke auf ein Zehntel sinken.
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Frage 9
Warum wird elektrische Energie über weite Strecken mit Hochspannung übertragen?
Richtige Antwort: A
Für dieselbe Leistung braucht man bei hoher Spannung nur eine kleine Stromstärke. Die Wärmeverluste in den Leitungen wachsen mit dem Quadrat der Stromstärke und werden so viel kleiner.
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Frage 10
Welches Gerät wandelt mechanische Energie mithilfe der Induktion in elektrische Energie um?
Richtige Antwort: B
Im Generator dreht sich ein Magnet oder eine Spule, das Magnetfeld ändert sich und es wird Spannung induziert. Der Elektromotor macht das Umgekehrte, der Transformator ändert nur die Spannung.
Leer gelassene Fragen zählen nicht als falsch.
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