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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Eine Glühbirne soll bei 6V und 300mA brennen. Sie haben aber nur ein
Netzgerät mit 15V zur Verfügung. Wie gross muss der Vorwiderstand sein und
welche Leistung verbraucht er?
Seite
Kapitel 5
U RV  9,0V
RV  30
PV  2,7W
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Aus Kupferdraht wird eine Spule gewickelt mit 200 Windungen, jede Windung
enthält durchschnittlich 20 cm Draht mit einem Durchmesser von 0,2 mm.
Welchen Widerstand hat die Spule?
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Kapitel 5
A  0,031415mm2
R  22,47
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
An einer Leitung zu einem 100 m entfernten Verbraucher (und zurück!) sollen
höchstens 3V Spannung abfallen, wenn der Verbraucher 2,4A Strom aufnimmt.
Seite
Kapitel 5
2 RL  1,25
A  4,45mm2
Welchen Querschnitt braucht diese Leitung mindestens, wenn man Bronze
verwenden will?
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Als Dielektrikum für einen Kondensator verwendet man eine 4mm dicke
Glasplatte mit einer aktiven Fläche von 0,1 m2. Der spezifische Widerstand von
Seite
Kapitel 5
R  400 M
12
Glas beträgt   10 m .
a) Welcher Widerstand hat die Glasplatte?
b) Welche Kapazität hat der Kondensator?
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Von den Gleichungen mit zwei Unbekannten sind auf Zusatzblätter folgend
Aufgaben zu Lösen: Nummer 3, 7, 12, 18, 32
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Kapitel 4
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Seite
Lösungen zu Aufgabe 5
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Seite
Berechnen Sie
a) die Spannung zwischen A und B der skizzierten Schaltung.
b) die Spannung zwischen A und B, wenn die beiden Punkte verbunden werden.
Durch diese Verbindung wird die Schaltung zur Brückenschaltung.
c) den Strom zwischen A und B und bestimmen Sie die Richtung des Stromflusses
durch die Verbindung.
Kapitel 5
a)
UAB=6,325V
b)
UAB=0V
c)
IAB=140,9mA
U=24V
R1=18Ω
R3=72Ω
UAB
R2=44Ω
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R4=58Ω
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Seite
Alle Widerstände sind gleich gross. Auf welchen Wert steigt der Strom I, wenn der
Schalter (S1) geschlossen wird? Die Lösungsfindung bzw. die Antwort ist mit einer
Berechnung zu unterstützen.
a)
b)
c)
d)
e)
Auf das 2-fache
Auf das 1,5-fache
Auf das 3-fache
Auf ein 1/3
Auf 2/3 des Stromes
R1
Kapitel 5
c)
R2
Rx
S1
I
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Zwei Widerstände (25 W/230 V) und (100 W/ 230V) werden in Serie geschaltet und an
230 V angeschlossen. Welcher Widerstand nimmt die grössere Leistung auf? Die
Antwort ist zu Begründen und mit einer Rechnung zu beweisen!
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Kapitel 5
a)
a) Der Widerstand mit 25 W
b) Beide Widerstände gleiche Leistung
c) Der 100W Widerstand
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Ein Koch braucht für die Erwärmung von einem Liter Wasser 7 Minuten. Wie lang dauert
der Vorgang bei 5% Unterspannung? Fehlende Angaben sind selbständig zu wählen.
Seite
10
Kapitel 5
7,756 min .
Lösung:
Die Aufgabe ist mit wenigen Informationen beschrieben. Damit diese Aufgabe gelöst
werden kann muss eine allgemeine Ableitung beschrieben werden. Die Beschreibung
der Aufgabe bzw. des Lösungsweges erfolgt am Besten anhand der Situation vor und
nach der Änderung:
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Erklären Sie einem Kunden, dass es sich lohnt, Strom zu sparen, indem Sie aufzeigen,
wieviel Wasser vom 125 Meter höher gelegenen Stausee hinunter fliessen muss, um
eine 100 W Glühlampe ein Jahr (365 Tage) lang, täglich eineStunde zu betreiben. Der
Gesamtwirkungsgrad von Turbine, Generator und Leitung beträgt 63%.
Seite
11
Kapitel 6
170'089dm 3
Lösung:
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Seite
12
Kapitel 5
11
B
Begründen Sie Ihre Antwort! Machen Sie eine grafische Darstellung von Spannung und
Strom!
Lösung:
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Zwei Kondensatoren sind mit einem 40k Widerstand in Serie geschaltet. Die
Kondensatoren sind nach 0,6 Sekunden geladen.
Gesucht ist: CTot; U an C1; C1; C2
Seite
13
Kapitel 5
CTot  3F
U 1  40V
C1  6F
C2  6F
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Seite
Zeichnen Sie die fehlenden Grössen ein.
a) Stromrichtung in der Spule (Kreuz oder Punkt in den vorbereiteten Kreisen)?
b) Magnetfelder, welche durch den Strom in der Spule verursacht wird.
c) Magnetfelder im Eisenkern.
d) Magnetischen Pole im Eisen (N,S)?
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Kapitel 5
Lösung:
S
N
X
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X
X
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STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
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15
Kapitel 5
14
B
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STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Seite
16
Kapitel 5
15
C
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Die Verbrauchte elektrische Energie kann mit einem Energiezähler kontrolliert werden.
a) Wie kann mit dem Zähler die angeschlossene Leistung berechnet werden
(Zählerformel)?
b) Zeichnen Sie das Anschluss-Schema eines ohmischen Verbrauchers, welcher über
einen Zähler (genauer Innenbereich aufzeichnen) angeschlossen ist (Einphasiger
Anschluss)!
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Kapitel 5
Lösung
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Für eine Baustelle wird eine Beleuchtung gemäss Schema installiert.
a) Bestimme den Strom I2 auf der Unterspannungsseite des Transformators!
b) Berechne den Strom I1 auf der Oberspannungsseite des Transformators!
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18
Kapitel 5
a)
I 2  6,94 A
b)
I1  1,25 A
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Seite
U  300V
Welche Momentanwerte hat eine Wechselspannung mit
nach 0,02 s und 2
ms eines Nulldurchganges bei 50 Hz? Zeichnen Sie berechneten Momentanwerte in der
unteren Grafik ein.
Kapitel 5
u  176,3 V
u  0V
720
720
660
660
600
600
540
540
480
480
420
420
360
360
300
300
240
240
180
180
120
120
60
60
00
Prozentwerte[%]
[%]
Prozentwerte
110
110
100
100
90
90
80
80
70
70
60
60
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
00
-10
-10
-20
-20
-30
-30
-40
-40
-50
-50
-60
-60
-70
-70
-80
-80
-90
-90
-100
-100
-110
-110
19
PPhhaasseennwwi innkkeel l [[°°]]
Lösung:
a)
b)
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Welche Induktivität muss eine verlustfreie Spule aufweisen, wenn sie an 225 V 50 Hz
angeschlossen ist und einen Strom von 18 mA aufnimmt?
Seite
20
Kapitel 5
L  39,8H
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Berechnen Sie für eine Temperaturdifferenz von 50°C und einen Wirkungsgrad von
94% die notwendige Leistung für die Aufheizung von 100 Liter Boilerwasser bei
Aufheizzeiten von 4, 6 und 8 Stunden!
(c=4,19kJ/kgK)
Seite
21
Kapitel 7
4 Std.
P  15
, kW
6 Std.
P  1,0 kW
8 Std.
Lösung
P  0.75 kW
Die Leistungen gelten als Richtwerte für 100 Liter Wasser zu erwärmen!
P  15
, kW 4 Stunden Aufheizzeit
P  1,0 kW 6 Stunden Aufheizzeit
P  0.75 kW 8 Stunden Aufheizzeit
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Eine Glühlampe hat bei einer Spannung von 125V eine Leistung von 60W. Damit sie am
220V-Netz betrieben werden kann, wird eine 2. Lampe mit den Daten 220V/100W in
Serie geschaltet. Welche Spannungen und Leistungen weisen die beiden GIühlämpen
im Betrieb auf? Was kann zu dieser Lösung gesagt werden?
Seite
22
Kapitel 5
GL125V
U=77,1V,
P=22,8W
GL220V
U=143,3V,
P=42,4W
Lösung
Glühlampe 125V
U=77,1V, P=22,8W
Glühlampe 220V
U=143,3V, P=42,4W
Schwache Beleuchtung, da Glühlampen im unterenen Leistungsbereich fast kein Licht
abgeben.
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Wie gross ist der Leistungsverlust einer Anlage, wenn die aufgenommene Leistung
12kW und der Wirkungsgrad 76% beträgt?
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Kapitel 6
P=2,88kW
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Welche Energiekosten entstehen durch eine 60W-GIühlampe im Monat (30 Tage),
wenn sie jeden Tag durchschnittlich 5 Stunden eingeschaltet ist und der Energiepreis
18Rp./kWh beträgt?
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Kapitel 5
K=1,62 Fr.
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STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
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Kapitel 5
24
B
Begründen Sie Ihre Antwort!
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Berechnen Sie
a) die Gesamtkapazität
b) die fehlenden Einzelkapazitäten
c) die fehlenden Teilspannungen
Seite
26
Kapitel 5
C  1,5F
C1  10F
C3  2 ,5F
U 2  25V
U 3  60V
Lösung:
a)
CT 
QT 150 C

 1,5 F
UT
100V
b)
Q1 QT 150 C


 10 F
U1 U 1
15V
Q
Q
150 C
C3  3  T 
 2,5 F
U3 U 3
60V
C1 
c)
U2 
Q2 QT 150 C


 25V
C2 C 2
6 F
U 3  U  U1  U 2  100V  15V  25V  60V
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Eine Spule hat eine Induktivität von 1,8 H und ist an einer Wechselspannung 50 Hz
angeschlossen. Welchen Blindwiderstand hat die verlustfreie Drosselspule?
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Kapitel 5
X L  565,5
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Eine Spule mit einem ohmischen Widerstand von 15  liegt an einer Spannung von 100
cos ,  .
V 50 Hz. Die Stromaufnahme beträgt 2,5 A. Gesucht sind: Z , L ,
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Kapitel 5
Z  40
L  118 mH
cos  0,375
  68
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
In einem Boiler werden 150 Liter Wasser von 15°C auf 60°C erwärmt. Nach der
Zählerablesung wird dazu eine Energie von 9,5 kWh benötigt. Welchen Wirkungsgrad
hat der Wassererwärmer?
c  4,19 kJ / kgK )
( W
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Kapitel 7
  82,7 %
0,8269
Lösung:
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
In einer Gemeinde steht eine Wasserkraftanlage mit einem mittleren Volumenstrom von
1 m3/s und einer Fallhöhe von 15 m zur Verfügung. Welche tägliche Energiemenge in
kWh kann bei voller Ausnützung produziert werden, wenn für Verluste 25% in Abzug zu
bringen sind?
Seite
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Kapitel 6
W  2648,7 kWh
Lösung:
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Erklären Sie einem Kunden, dass es sich lohnt, Strom zu sparen, indem Sie aufzeigen,
wieviel Wasser vom 125 Meter höher gelegenen Stausee hinunter fliessen muss, um
eine 100 W Glühlampe ein Jahr (365 Tage) lang, täglich eineStunde zu betreiben. Der
Gesamtwirkungsgrad von Turbine, Generator und Leitung beträgt 63%.
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Kapitel 6
170'089dm 3
Lösung:
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Ein elektrischer Lötkolben hat einen Widerstand von 600 und ist während 12 Minuten
an 225V angeschlossen. Wie gross ist die Energieaufnahme?
Seite
32
Kapitel 5
60750 Ws
16,9Wh=
0,0169kWh
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Eine Last von 700 kg ist in der Zeit von 1 Minute um 15 m anzuheben. Das Getriebe hat
einen Wirkungsgrad von 92%. Wie gross ist die Leistung des Motors?
Seite
33
Kapitel 6
1866W
Lösung:
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Seite
Wie gross ist die Gesamtkapazität der nachfolgenden Schaltung?
34
Kapitel 5
CT  23,94 F
10F
C1
6F
C2
5F
C4
7F
C5
10F
C6
4F
C3
Bild 2.1
Lösung
CT 1 
1
1


1
1
1
1
1
1




C1 C 2 C3 10F 6F 4 F 1,935 F
CT  CT 1  C4  C5  C6  CT  1,935 F  5 F  7 F  10 F 
CT  23,94 F
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
In welche Richtung wird die Drahtschleife abgelenkt?
Seite
35
Kapitel 5
Bestimmen Sie zusätzlich:
a) Magnetfeldlinien in der Leiterschleife?
b) Magnetfeldlinien im Dauermagneten?
Lösung:
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Eine Wechselspannung mit f=50Hz hat eine Amplitude von 230 V. In welchen Zeiten
stellt sich ein Momentanwert von 25 V ein?
Seite
36
Kapitel 5
 T
360
t  0,35ms
t
Lösung:
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Von der gegebenen Schaltung sind folgende Werte bekannt:
U  220V ; f  60 Hz ; I  70 mA ; C1  4F ; C3  6F
E sind zu bestimmen:
a) Gesamter kapazitiver Blindwiderstand!
b) Teilblindwiderstände!
c) Kapazität C2
d) Teilspannungen an den Kondensatoren!
Seite
37
Kapitel 5
a)
X C  3142,8k
b)
X C1  663 
X C3  442 
X C2  2,035 k
c)
C2  1,3 F
d)
U C1  46,42V
U C 2  142,6V
U3  30,95V
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TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN
STÜTZKURS
AUFGABENSAMMLUNG
DRITTES LEHRJAHR
Vergessen Sie nicht die Formeln in Ihrem Hilfsmittel nach zu bearbeiten. Aus dem
Brandenberg sindn folgende Aufgaben zu bearbeiten:
1.25, 1.34, 1.35, 1.36, 1.43, 1.46, 1.67, 1.84, 1.105, 1.123, 1.131, 1.142, 1.143, 1.151,
1.161, 1.201, 1.204, 1.207, 1.213, 1.223, 1.231, 1.246, 1.255, 1.264, 1.277, 1.278, 1.299
4.1, 4.2, 4.12, 4.25, 4.41, 4.51, 4.52, 4.71, 4.97, 4.182, 4.201, 4.209, 4.216, 4.231,
4.238, 4.247, 4.255, 4.259, 4.301, 4.308, 4.311, 4.314, 4.320, 4.341, 4.346
5.39, 5.40, 5.94
7.8, 7.32, 7.51, 7.72, 7.113
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Kapitel 5
Kapitel 6
Kapitel 7
Die anderen
Kapitel sind im
Lösungsprozess
eingebunden.
Sie sind im Besitz
eines
Lösungssatzes
der Aufgaben aus
dem
Rechnungsbuch.
8.16, 8.123, 8.221, 8.595, 8.598, 8.717
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