Aufgabe 4 · Abitur NRW Physik LK · Induktives Laden von Elektrofahrzeu 2026

Thema: Magnetfeld und elektromagnetische Induktion · Aus der Prüfung LK · Induktives Laden von Elektrofahrzeugen (2026)

Aufgabenstellung

Material 3: Dynamisches Laden auf einer Teststrecke

Beim dynamischen Laden auf einer Teststrecke der Universität Stuttgart fährt das Elektrofahrzeug über eine Strecke von 40 hintereinander liegenden Bodenplatten. Jede dieser Platten enthält eine flache, quadratische Primärspule, wie sie in Material 1 beschrieben ist. An alle Spulen wird dieselbe Wechselspannung angelegt. Die Sekundärspule im Elektrofahrzeug ist baugleich mit den Primärspulen.

Material 4: Magnetische Flussdichte um gerade Leiter

Beide Leiter sind im Schnitt als Kreise dargestellt. Im linken Leiter fließen die Elektronen senkrecht in die Zeichenebene hinein, im rechten Leiter fließen sie mit gleicher Stromstärke senkrecht aus der Zeichenebene hinaus. Der Abstand rr und die Flussdichte BB sind in willkürlichen Einheiten aufgetragen.

4 Beurteilen Sie physikalisch sowie – wenn die physikalische Beurteilung positiv ausfällt – unter dem Gesichtspunkt der technischen Umsetzbarkeit die folgenden Möglichkeiten, die Induktionsspannung bei der Fahrt auf der Teststrecke zu erhöhen:

1.

2.

3.

Aufgabenstellung: Aufgabe 4 · Abitur NRW Physik LK · Induktives Laden von Elektrofahrzeu 2026

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

1. Erhöhung der Windungszahl der Sekundärspule

Lösung: Physikalisch geeignet (Uind∝NU_{\text{ind}} \propto N); technisch umsetzbar, erhöht aber den Leiterwiderstand und ggf. das Gewicht.

2. Vergrößerung der Breite der Sekundärspule quer zur Fahrtrichtung bzw. in Fahrtrichtung unter Beibehaltung der Größe der Primärspule

Lösung: Quer zur Fahrtrichtung ungeeignet (Gegenfeld verringert Φ\Phi). In Fahrtrichtung physikalisch geeignet (Phi\\Phi steigt), technisch begrenzt durch die Fahrzeuglänge.

3. Veränderung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs

Lösung: Ungeeignet; die Geschwindigkeit hat keinen Einfluss auf die Induktionsspannung.

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