Aufgabe Vorschlag A2 - Aufgabe 3 · Abitur Hessen Physik LK 2021

Hall-Effekt und Induktion in Drehzahlsensoren

In modernen Fahrzeugen findet sich eine Vielzahl von Drehzahlsensoren zum Beispiel für die Bestimmung des richtigen Zündzeitpunkts in einem Benzinmotor oder für die Regelung des Antiblockiersystems (ABS). Das Funktionsprinzip vieler dieser Sensoren beruht auf dem Hall-Effekt, sodass man auch von Hall-Sensoren spricht.

Nun soll ein Hall-Sensor betrachtet werden, mit dem die Drehzahl des Blendenrotors gemessen werden kann (Material 3). Wenn sich der Rotor dreht, so bewegen sich die das Magnetfeld abschirmenden Blenden und die Lücken abwechselnd durch den Spalt zwischen Hall-Sensor und Dauermagnet.

Material 3: Hall-Sensor mit Blendenrotor

a) Schematischer Aufbau

b) Fotografie

Material 4: Verlauf der Hall-Spannung mit Position der Blenden

3.1

Erklären Sie das Zustandekommen des Verlaufs der Hall-Spannung bei konstanter Drehfrequenz (Material 4), insbesondere auch die Form des Anstiegs und Abfalls der Spannung. (4 BE)

3.2

Die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Anstiegen der Hall-Spannung in Material 4 beträgt $t = 8\text{ ms}$. Berechnen Sie mithilfe von Material 3 die Drehzahl des Blendenrotors in Umdrehungen pro Minute. (3 BE)

$\text{U/min}$