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Aufgabe

Leuchtreklame

Schwierigkeitsgrad: schwere Aufgabe

Hinweis: Diese Aufgabe wurde im Rahmen des bundesweiten Wettbewerbs Physik 1996 für die Sekundarstufe I - 2. Runde gestellt. Wenn Du dich mit den neuen Aufgaben des Wettbewerbs auseinandersetzen willst, so gehe zur MNU-Seite (Wettbewerb Physik).

Abb. 1

Blinkende Leuchtreklamen sind besonders auffällig. Das Modell einer solchen Anlage siehst du in der Abbildung.

Auf einer Kunststoffscheibe sind drei Schleifkontakte aus Metall befestigt, die durch Widerstände verbunden sind. Die gesamte Scheibe dreht sich in 30 Sekunden einmal um die eigene Achse. Über die Schleifkontakte kann der Strom geschlossen werden.

Erkläre das Leuchtverhalten der Lampe und veranschauliche es in einem Diagramm für eine Beobachtungsdauer von einer Minute.

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Die Scheibe dreht sich in 30s einmal, d.h. in 30s wird der Winkel 360° überstrichen. Für das Übersteichen von 30° braucht man dann den 12ten Teil der Zeit, also 2,5s.

Je nachdem, welche Schleifkontakte an den Zuführungen zum Stromkreis anliegen ändert sich der Widerstandswert der Schaltung. Dabei gibt es drei Kombinationsmöglichkeiten:

Damit ergibt sich

Abb. 2 Leuchtverhalten der Lampe für eine Beobachtungsdauer von 30 Sekunden

Die Animation in Abb. 2 zeigt den Ablauf des Vorganges für die ersten 30 Sekunden.