Aufgaben zu Magnetfeld und elektromagnetische Induktion

40 Aufgaben zu Magnetfeld und elektromagnetische Induktion aus dem Abitur NRW Physik (2021-2026). Mit ausführlicher Lösung und automatischer Korrektur.

Aufgabe 1 · GK · Elektrobus 2026

1 Die Technik des induktiven Ladens von stehenden Elektrobussen an Ladestationen ist in Material 1 beschrieben. a) Erklären Sie das Zustandekommen der Induktionsspannung in der Sekundärspule. b) Der Bereich innerhalb der Primärspule soll mit Eisenplatten ausgefüllt werden. Erklären Sie, dass damit eine höhere…

Aufgabe 2 · GK · Elektrobus 2026

Aufgabe 2: a) Berechnung des maximalen Werts der magnetischen Flussdichte B_Mitte der Primärspule im Abstand von 14 cm. b) Ermittlung der maximal induzierten Spannung an der Sekundärspule mithilfe des Induktionsgesetzes und Abb. 3. c) Quantitative Darstellung des zeitlichen Verlaufs der induzierten Spannung U_ind(t)…

Aufgabe 3 · GK · Elektrobus 2026

Energiebilanz für den Fahrbetrieb berechnen (3a: nachgeladene Reichweite bei 11 min Ladezeit ermitteln und mit Rundenlänge 13 km vergleichen) und Vor- und Nachteile einer zusätzlichen Zwischenladestelle anhand von Temperaturabhängigkeit und Betriebsaspekten diskutieren (3b).

Aufgabe 4 · GK · Erdbebenwellen 2026

Planung einer Erweiterung des Modellexperiments in Abb. 3 zur Umwandlung mechanischer in elektrische Schwingungen mittels Induktion und Erläuterung des Versuchsaufbaus und der Umwandlung der Größen.

Aufgabe 1 · GK · Induktionsherd 2026

Aufgabe 1: Grundlegendes Funktionsprinzip des Induktionsherds analysieren: a) Polung an den Punkten 1 und 2 bestimmen und begründen, b) Notwendigkeit eines zeitlich veränderlichen Stroms zur Wirbelstromerzeugung erklären, c) Einfluss von Frequenz und Amplitude auf die Erhitzung begründen, d) Aussagen zu…

Aufgabe 2 · GK · Induktionsherd 2026

Aufgabe 2: Flussdichte der Spule und Induktionsspannung: a) Maximale magnetische Flussdichte B_max im Inneren der Spule berechnen, b) Zeitlichen Verlauf der induzierten Spannung U_0 in einem Diagramm darstellen (Kontrollwert 4,4 V), c) Minimalen Abstand h ermitteln, damit eine 1,5 V-Glühlampe nicht durchbrennt.

Aufgabe 3 · GK · Induktionsherd 2026

Beurteilen Sie die Eignung eines Induktionskochfelds im Vergleich zu einem herkömmlichen Elektroherd hinsichtlich der Betriebssicherheit für die Einsatzgebiete I. (Familie mit zwei kleinen Kindern) und II. (Wohnungen für Senioren) anhand der Materialien 1 sowie 4 bis 6.

Aufgabe 1 · LK · Induktives Laden von Elektrofahrzeu 2026

Erläuterung der Erzeugung der Induktionsspannung beim stationären Laden ausgehend vom Induktionsgesetz sowie physikalische Begründung für die präzise und dichte Positionierung der Sekundärspule.

Aufgabe 2 · LK · Induktives Laden von Elektrofahrzeu 2026

Herleitung der Amplitude der Induktionsspannung U_max aus dem Induktionsgesetz, rechnerischer Nachweis von U_max ≈ 340 V anhand der Diagrammwerte und Skizze des zeitlichen Spannungsverlaufs U(t) für eine Periode.

Aufgabe 3 · LK · Induktives Laden von Elektrofahrzeu 2026

Untersuchung des Magnetfelds beim dynamischen Laden auf einer Teststrecke: a) Richtung der Elektronenbewegung in einer Primärspule in Abb. 3 einzeichnen und Ermittlung beschreiben. b) In Abb. 4b die Flussdichte um den rechten Leiter sowie das resultierende Überlagerungsfeld einzeichnen. c) Begründen, dass das Feld am…

Aufgabe 4 · LK · Induktives Laden von Elektrofahrzeu 2026

Beurteilen Sie physikalisch sowie unter dem Gesichtspunkt der technischen Umsetzbarkeit drei Möglichkeiten zur Erhöhung der Induktionsspannung beim dynamischen Laden: 1. Erhöhung der Windungszahl der Sekundärspule; 2. Vergrößerung der Breite der Sekundärspule quer bzw. in Fahrtrichtung; 3. Veränderung der…

Aufgabe 1 · LK · Metalldetektoren 2026

1a) Feldlinienverlauf des Magnetfeldes der kreisförmigen Spule zeichnen mit Elektronenfließrichtung. 1b) Begründung der Veränderung des Feldlinienbildes bei höherer Stromstärke. 1c) Qualitative Erklärung des zeitlichen Verlaufs der Stromstärke nach Ausschalten der Spule. 1d) Grafische Bestimmung der…

Aufgabe 2 · LK · Metalldetektoren 2026

Erläuterung zweier Einflussgrößen für eine hohe induzierte Spannung an einem Ring im Erdreich sowie Vergleich des Einsatzes von kleinen und großen Spulen anhand von jeweils zwei Aspekten (Tiefe, Suchbereich).

Aufgabe 3 · LK · Metalldetektoren 2026

Begründung der Änderungen der Signalstärke am Detektor für Ring II (geringere Tiefe) und Ring III (geneigte Lage bei gleicher Tiefe) im Vergleich zu Ring I.

Aufgabe 1 · GK · Dynamischer Lautsprecher 2025

Aufgabe 1: Dynamischer Lautsprecher. a) Skizzieren des Feldlinienbildes der Spule und Kennzeichnen des Nordpols sowie Angabe der Kraftrichtung auf die Spule. b) Qualitative Begründung des Einflusses von Stromstärke und Stromrichtung auf die Kraft. c) Zwei bauliche Veränderungen an der Spule zur Erhöhung der…

Aufgabe 2 - Fachpraktischer Teil · GK · Dynamischer Lautsprecher 2025

Fachpraktischer Teil: Aufbau der Versuchsanordnung zur Kraftmessung zwischen Stabmagnet und Spule bei Variation der Stromstärke I. Bestimmung von FG und FS für fünf Stromstärken, Begründung des Zusammenhangs F = k · I mittels Quotientengleichheit und Formulierung einer Hypothese zur Umpolung der Spannungsquelle.

Aufgabe 3 · GK · Dynamischer Lautsprecher 2025

In dynamischen Lautsprechern werden zunehmend Neodym- statt Ferritmagnete genutzt (M 3). a) Begründen Sie, dass durch Ersetzen des Ferritmagneten durch einen Neodym-Magneten für die gleiche Kraftwirkung auf die Schwingspule eine geringere Stromstärke notwendig ist (2 BE). b) Bewerten Sie anhand jeweils eines inner-…

Aufgabe 1 · GK · Hochfeld-Magnetspule 2025

1 a: Geben Sie die Polung der im Material 1 dargestellten Spannungsquelle an. 1 b: Beschreiben Sie drei Eigenschaften des im Material 1 dargestellten Magnetfeldes.

Aufgabe 2 · GK · Hochfeld-Magnetspule 2025

Beschreiben der wesentlichen Schritte der Versuchsdurchführung zur Messung der magnetischen Flussdichte B in Abhängigkeit von der Stromstärke I unter Beachtung von Material 2.

Aufgabe 3 · GK · Hochfeld-Magnetspule 2025

3 a: Nachweisen von B = k · I anhand der Messwerte. 3 b: Ermitteln eines Wertes für k unter Berücksichtigung aller Messwerte. 3 c: Erklären, warum und wie sich k bei Vergrößerung der Windungszahl ändert.

Aufgabe 4 · GK · Hochfeld-Magnetspule 2025

Berechnen Sie die maximale Stromstärke der im Material 3 beschriebenen Hochfeld-Magnetspule anhand des B(t)-Diagramms und k_H.

Aufgabe 5 · GK · Hochfeld-Magnetspule 2025

Erläutern Sie unter Verwendung von Material 3 zwei Maßnahmen, die das Überhitzen der Hochfeld-Magnetspulen verhindern.

Aufgabe 6 · GK · Hochfeld-Magnetspule 2025

a) Beurteilen Sie eine physikalische Wirkung (Induktion) auf eine Person im veränderlichen Magnetfeld der Spule. b) Beurteilen Sie die Eignung von Material 4 (statische Magnetfelder).

Aufgabe 1 · LK · NFC-Technologie 2025

1 Fachpraktischer Teil: a) Schaltungsaufbau aus Abb. 1 mit zwei Spulen auf geschlossenem Eisenkern; b) Messung und Protokollierung der Stromstärken I1 und I2 für offenen und geschlossenen Schalter S2.

Aufgabe 2 · LK · NFC-Technologie 2025

2 Auswertung des fachpraktischen Teils: a) Zustandekommen des Induktionsstroms I2 erklären (ausgehend vom Schließen von S1 bei geschlossenem S2); b) Anstieg der Stromstärke I1 beim Schließen von S2 erklären.

Aufgabe 3 a - Elektromagnetische Induktion · LK · NFC-Technologie 2025

Erklären Sie mithilfe des Materials 2, dass der Kondensator Cs aufgeladen wird, und begründen Sie die Notwendigkeit der Diode (bei geöffnetem Schalter S).

Aufgabe 2: Spannungserzeugung, Bereitstellung und… · GK · Haupttermin 2022

Aufgabe 2: Spannungserzeugung, Bereitstellung und Transport von elektrischer Energie (Induktionsgesetz, Induktives Laden, Elektromotorische Bremse).

Aufgabe HT 2 - Magnetfeld und elektromagnetische Induktion · GK · Haupttermin · Weiterbildungskolleg 2022

Aufgabe 2: Spannungserzeugung, Bereitstellung und Transport von elektrischer Energie. Behandelt Teilaufgabe 1 (Induktionsgesetz, Dreieckssignal des B-Feldes, Berechnung der Induktionsspannung in den Intervallen, Zeichnung des t-U- und t-B-Diagramms), Teilaufgabe 2 (induktives Laden bei Gleich- und Wechselspannung,…

Aufgabe 2 - Teilaufgabe 1 · GK · Nachtermin 2022

Teilaufgabe 1 (Elektromagnetische Induktion): a) Zwei Ursachen zur Erzeugung von Induktionsspannungen mit einer Leiterschleife im Magnetfeld nennen und zwei Experimente dazu beschreiben. b) Anhand der Formel U(t) = -A · Ḃ(t) erläutern, welche Ursache beschrieben wird. c) Unterschiedliche Anzeigen an einem Voltmeter…

Aufgabe 2 - Teilaufgabe 2 · GK · Nachtermin 2022

Erläuterung des Aufbaus und der Funktionsweise eines FI-Schutzschalters: induzierte Spannung bei gleichläufigen und gegenläufigen Spulen, Wirkung des Prüftasters und Fehlerstromerkennung.

Aufgabe 2 - Teilaufgabe 3 · GK · Nachtermin 2022

Schutzwirkung des FI-Schutzschalters auf den menschlichen Körper anhand von Strom-Zeit-Diagrammen und Auslösekennlinien analysieren: physikalischen Zusammenhang zwischen IK und IF begründen, Auslösekennlinie erklären, Grenzwerte für tödliche Stromwirkung aus Diagramm ablesen und Wechsel auf 30-mA-FI bewerten.

Aufgabe 1 · LK · Haupttermin 2022

Untersuchung von Induktionsvorgängen: Erläuterung der beiden Terme des Induktionsgesetzes, qualitatives Diagramm und Herleitung U_ind = -v*B*b. Analyse der Fahrbahnversuche mit Leiterschleife: Auswertung von t-U-Diagrammen, Erklärung mittels Lorentzkraft, Messwertetabelle (U_max und v), Bestimmung der magnetischen…

Aufgabe 1 · LK · Haupttermin · Weiterbildungskolleg 2022

Experimentelle und theoretische Untersuchung von induktiven Vorgängen an einer Leiterschleife auf der Luftkissenfahrbahn (Induktionsgesetz, Lorentz-Kraft, Messwertauswertung t-U-Diagramme, B_max-Bestimmung, Doppelmagnet und Eisenkerne).

Aufgabe 1: Einsatz eines Space Tethers im Erdmagn… · LK · Nachtermin 2022

Aufgabe 1: Einsatz eines Space Tethers im Erdmagnetfeld – das KITE-Experiment. Untersuchung der elektromagnetischen Induktion im Erdmagnetfeld, Spannungsberechnung, Feldemissionskathode, Lorentzkraft-Abbremsung und deorbiting.

Aufgabe 1: Induktion und Wirbelströme · GK · Haupttermin 2021

Aufgabe 1: Induktion und Wirbelströme. Analyse der physikalischen Grundlagen eines Generators (Aufbau, Induktionsgesetz, Drehung der Leiterschleife, sinusförmige Wechselspannung und Berechnung der Spannungsamplitude mit A_L = 50 cm², n = 300, B = 250 mT, 3000 U/min) sowie Funktionsweise und Messungen am Induktionsherd…

Aufgabe 1 · GK · Haupttermin · Weiterbildungskolleg 2021

Untersuchung von Induktion und Wirbelströmen bei einem Generator sowie bei einem Induktionsherd (Erklärung des Aufbaus, Ableitung der Induktionsspannung, Bestimmung von U_dach, Oszilloskop-Auswertung T und f, Wirbelstrom-Modell und Berechnung der Heizleistung).

Aufgabe 1 · GK · Nachtermin 2021

Aufgabe 1: Die Lenz'sche Regel und der Thomson'sche Ringversuch. Teil 1: Induktionsspannung an einem bewegten Leiterstab auf Schienen im homogenen Magnetfeld, Herleitung U = d·v·B aus dem Kräfteansatz, Induktionsgesetz U_ind = B·(ΔA/Δt), Berechnung von v und R, Lenz'sche Regel bei geschlossenem Stromkreis. Teil 2:…

Aufgabe 2 - Teilaufgaben 1 b), c), 2 und 3 Indukt… · LK · Haupttermin 2021

Teilaufgaben 1 b)-c), 2 und 3: Experimentelle Bestimmung des Magnetfelds einer Ladespule, theoretischer Vergleich, Induktion bei Dreieck- und Sinussignal an einer Empfängerspule, Gleichrichtung und Optimierung bei Fehlpositionierung.

Aufgabe 2 - Teilaufgaben 1b, 1c, 2 und 3 · LK · Haupttermin · Weiterbildungskolleg 2021

Teilaufgaben 1b, 1c, 2 und 3: Experimentelle Bestimmung und theoretische Berechnung des Magnetfelds der Ladespule, induzierte Spannung bei Dreieck- und Sinussignal an der Empfängerspule, Diagrammzeichnung und Optimierungsstrategien beim Laden.

Aufgabe 2 - Teilaufgabe 3 · LK · Nachtermin 2021

Warensicherungsschleuse als Anwendung der elektromagnetischen Induktion: qualitative Erläuterung des Aufbaus, Herleitung der Spannungsamplitude U_max = n·A·B_max·2πf, Erklärung der Energiezufuhr und Signaldämpfung bei Detektion sowie Verhalten bei orthogonaler Spulenachse, Vorgehensweise und Begründung zur…

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