Aufgabe 3 · Abitur NRW Physik LK · Deichsicherheit 2025

Thema: Elektrisches Feld und Kondensator · Aus der Prüfung LK · Deichsicherheit (2025)

Aufgabenstellung

Während der Messung soll der Deich für die Zeitdauer der Überprüfung für Anwohner und Urlauber gesperrt werden. Die Sperrung wird daher in der Lokalzeitung angekündigt. Deren Redaktion erhält daraufhin einen Leserbrief, der in Material 4 ausschnittsweise abgedruckt ist.

Verfassen Sie im Namen der für die Messungen verantwortlichen Person ein Antwortschreiben, in welchem Sie auf die in Material 4 angesprochenen Risiken eingehen und physikalisch begründen, dass keine Gefährdung für diese Tiere vorliegt.

Material 4: Leserbrief und Sicherheitsaspekte

Leserbrief

Sicherheitsaspekte bei der Durchführung der Messung

„[...] Natürlich ist auch für mich die Überprüfung der Deichsicherheit wichtig. Allerdings scheint mir das Vorhaben sehr gefährlich, denn hier werden gefährliche Stromstärken in den Deich eingespeist. Das kann für Tiere, die sich zufällig dort aufhalten, tödlich sein. Ich appelliere daher an den Leiter der Messungen, dass er sicherstellt, dass sich während der Messungen auf dem gesamten Deichkörper auch keine Schafe, Hunde oder Katzen aufhalten. [...]“

Die beiden Elektroden P 1 und P 2 werden durch Zelte abgedeckt, so dass kein Tier diese berühren kann. Weiter stellt man sicher, dass die elektrische Feldstärke im zugänglichen Bereich unter dem Wert 10 Vm10\,\frac{\text{V}}{\text{m}} bleibt.

Bei Gleichspannungen unter 60 V60\,\text{V} kann gänzlich auf einen Schutz gegen Berühren verzichtet werden; diese Spannungen gelten auch für Tiere und Kinder als ungefährlich.

Aufgabenstellung: Aufgabe 3 · Abitur NRW Physik LK · Deichsicherheit 2025

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

Verfassen Sie im Namen der für die Messungen verantwortlichen Person ein Antwortschreiben, in welchem Sie auf die in Material 4 angesprochenen Risiken eingehen und physikalisch begründen, dass keine Gefährdung für diese Tiere vorliegt.

Lösung: z. B.: Sehr geehrter Leser, sehr geehrte Leserin, herzlichen Dank für das Vorbringen Ihrer Sorge in dem Leserbrief. Im Folgenden wollen wir darlegen, dass keine Gefährdung der Tiere besteht. Durch die Abdeckungen der Elektroden mit der äußeren Versorgungsspannung wird sichergestellt, dass kein Tier diese berühren kann. Die Stromstärken im Deich sind nicht gefährlich für die Tiere. Die Spannungen zwischen ihren Beinen bewirken in den Körper der Tieren Ströme. Spannungen zwischen ihren Beinen können den Grenzwert von 60 V60\,\text{V} nicht erreichen. Das kann ich Ihnen gerne noch begründen: Die Spannung zwischen den Beinen errechnet sich hierbei als elektrische Feldstärke multipliziert mit dem Beinabstand. Da die elektrische Feldstärke überall unter 10 Vm10\,\frac{\text{V}}{\text{m}} bleibt und Tiere wie zum Beispiel Schafe einen Beinabstand von angenommenen 1 m1\,\text{m} besitzen, liegt an den Tieren eine Spannung von weniger als 10 V10\,\text{V} an. Das ist als völlig ungefährlich anzusehen. Selbst Tiere mit einem größeren Beinabstand bleiben sicher unter dem Wert von 60 V60\,\text{V}, der zu einer Gefährdung führen könnte. Deshalb ist auch das Tierwohl nicht gefährdet. Mit freundlichen Grüßen, Ihr Messteam.

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