Um den Widerstand R zu berechnen, können wir davon ausgehen, dass die Schaltung ein Spannungsteiler ist. Da log10(U1/U2) = 1, bedeutet das, dass U1 zehnmal so groß ist wie U2. Diese Information können wir nutzen, um das Verhältnis zwischen den Widerständen zu berechnen.
Um den Widerstand R zu berechnen, können wir davon ausgehen, dass die Schaltung ein Spannungsteiler ist. Da log10(U1/U2) = 1, bedeutet das, dass U1 zehnmal so groß ist wie U2. Diese Information können wir nutzen, um das Verhältnis zwischen den Widerständen zu berechnen.
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Da die Spannung U1 über der Reihe von 720 kΩ und R abfällt und U2 nur über R abfällt, haben wir folgendes Verhältnis:
$ U1 = U2 + U_{R} $
wobei U2 die Spannung über R und U_{R} die Spannung über 720 kΩ ist. U1 ist gleichzeitig die gesamte Spannung über 720 kΩ plus R.
Mit dem gegebenen Verhältnis von U1/U2 = 10 bekommen wir:
$ U1 = 10 * U2 $
Da U1 auch die Summe der Spannungen über 720 kΩ und R ist, gilt:
$ U_{R} + U2 = 10 * U2 $
Da U_{R} über 720 kΩ abfällt, können wir auch sagen, dass U_{R} proportional zu 720 kΩ ist. Für die Proportionalität zwischen den Spannungen und Widerständen im Spannungsteiler gilt also:
$ U_{R} = \frac{720 kΩ}{720 kΩ + R} * U1 $
Setzen wir das gleich 9U2 (weil U1 = 10U2 und U1 = U_{R} + U2, also U_{R} = 9U2), erhalten wir:
$ 9U2 = \frac{720 kΩ}{720 kΩ + R} * 10 * U2 $
Kürzen wir U2 und lösen nach R auf, ergibt sich:
$ 9 = \frac{720 kΩ}{720 kΩ + R} * 10 $
$ 9 * (720 kΩ + R) = 7200 kΩ $
$ 6480 kΩ + 9R = 7200 kΩ $
$ 9R = 720 kΩ $
$ R = 80 kΩ $
Eine auf dem ersten Blick wirklich schwierige Aufgabe. Hierbei war es wichtig zu verstehen, dass $log_{10}(U1/U2) = 1$ das Verhältnis der Spannungen angibt.