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Grundwissen & Aufgaben

Im Grundwissen kommen wir direkt auf den Punkt. Hier findest du die wichtigsten Ergebnisse und Formeln für deinen Physikunterricht. Und damit der Spaß nicht zu kurz kommt, gibt es die beliebten LEIFI-Quizze und abwechslungsreiche Übungsaufgaben mit ausführlichen Musterlösungen. So kannst du prüfen, ob du alles verstanden hast.

  • Geladene Teilchen im elektrischen Längsfeld

    • Geladene Teilchen, die in einem elektrischen Feld ruhen, werden in Richtung der Feldlinien beschleunigt.

    • Geladene Teilchen, die sich parallel zu den Feldlinien eines elektrischen Feldes bewegen, werden in Bewegungsrichtung (d.h. in Richtung der Feldlinien) beschleunigt oder abgebremst. Ist das Feld homogen, so ist die Beschleunigung oder Abbremsung gleichmäßig.

  • Geladene Teilchen im elektrischen Querfeld

    • Geladene Teilchen, die in einem elektrischen Feld ruhen, werden in Richtung der Feldlinien beschleunigt.

    • Geladenen Teilchen, die sich senkrecht zu den Feldlinien eines elektrischen Feldes bewegen, werden in Richtung der Feldlinien beschleunigt. Ist das elektrische Feld homogen, so bewegen sich die Teilchen dabei auf einer Parabelbahn.

  • Elektronenstrahlablenkröhre

    • In einer Elektronenstrahlablenkröhre werden Elektronen mit Anfangsgeschwindigkeit \(v_{x,0}\) senkrecht in ein homogenes E-Feld eines Plattenkondensators gebracht.
    • Die Elektronen bewegen sich im Bereich des homogenen E-Feldes auf einer Parabelbahn.
    • Die Bahnkurve wird beschrieben durch \(y(x) = \frac{1}{4} \cdot \frac{{{U_{\rm{K}}}}}{{d \cdot {U_{\rm{B}}}}} \cdot {x^2}\)
  • Geladene Teilchen im magnetischen Längsfeld

    • Geladene Teilchen, die in einem magnetischen Feld ruhen, erfahren keine Kraft und bleiben in Ruhe.

    • Geladene Teilchen, die sich parallel zu den Feldlinien eines magnetischen Feldes bewegen, erfahren ebenfalls keine Kraft und bewegen sich geradlinig gleichförmig weiter.

  • Geladene Teilchen im magnetischen Querfeld

    • Geladene Teilchen, die in einem magnetischen Feld ruhen, erfahren keine Kraft und bleiben in Ruhe.

    • Geladenen Teilchen, die sich senkrecht zu den Feldlinien eines magnetischen Feldes bewegen, erfahren eine Kraft, die senkrecht zur Bewegungsrichtung und senkrecht zu den Feldlinien gerichtet ist und werden in Richtung dieser Kraft beschleunigt. Dabei ändert sich nur die Richtung, nicht aber der Betrag der Geschwindigkeit. Ist das magnetische Feld homogen, so bewegen sich die Teilchen dabei auf einer Kreisbahn.

  • Fadenstrahlrohr

    • Im Fadenstrahlrohr werden Elektronen in einer Elektronenkanone beschleunigt und treten senkrecht zu den Feldlinien in das homogene B-Feld eines Helmholtzspulenpaares.
    • Die Elektronen bewegen sich im homogenen B-Feld auf einer Kreisbahn mit \(r = \frac{{m_e \cdot v_0}}{{e \cdot B}}\)
    • Mit dem Fadenstrahlrohr kann die spezifische Elektronenladung \(\frac{e}{m_e}\) bestimmt werden.
  • WIENscher Geschwindigkeitsfilter

    • Ein WIENscher Geschwindigkeitsfilter besteht aus einem homogenen E-Feld und einem homogenen B-Feld, die senkrecht zueinander stehen. Die Elektronen treten senkrecht zu beiden Feldern ein.
    • Nur wenn ein Elektron die passende Geschwindigkeit \(v=\frac{E}{B}\) besitzt, sind die elektrische Kraft und die Lorentzkraft auf das Elektronen gleich groß und es passiert den Geschwindigkeitsfilter.
  • Geladene Teilchen im magnetischen Feld (schräger Eintritt)

    • Tritt ein geladenes Teilchen schräg zu den Feldlinien in ein homogenes Magnetisches Feld ein, so durchläuft es im B-Feld eine Schraubenlinie.
    • Für den Radius der Schraubenlinie gilt \(r = \frac{{m \cdot v}}{{q \cdot B}} \cdot \sin \left( \alpha  \right)\)
    • Die Ganghöhe beträgt \(h = \frac{{2 \cdot \pi  \cdot m \cdot v}}{{q \cdot B}} \cdot \cos \left( \alpha  \right)\)
  • Geladene Teilchen in elektrischen und magnetischen Feldern

    • Hier findest du vermischte Aufgaben zu allen Themen aus diesem Themenbereich
  • HALL-Effekt

    • Befindet sich ein stromdurchflossener Leiter in einem homogenen Magnetfeld, dann baut sich senkrecht sowohl zur Stromfluss- als auch zur Magnetfeldrichtung über dem Leiter eine Spannung, die sogenannte HALL-Spannung \(U_{\rm{H}}\) auf.
    • Ist \(I\) die Stärke des Stroms durch den Leiter, \(B\) die magnetische Feldstärke und \(d\) die Dicke des Leiters parallel zu \(\vec B\), dann berechnet sich die HALL-Spannung durch \({U_{\rm{H}}} = {R_{\rm{H}}} \cdot \frac{{I \cdot B}}{d}\) mit der vom Material des Leiters abhängigen HALL-Konstanten \({R_{\rm{H}}}\).

Versuche

Das Salz in der Suppe der Physik sind die Versuche. Ob grundlegende Demonstrationsexperimente, die du aus dem Unterricht kennst, pfiffige Heimexperimente zum eigenständigen Forschen oder Simulationen von komplexen Experimenten, die in der Schule nicht durchführbar sind - wir bieten dir eine abwechslungsreiche Auswahl zum selbstständigen Auswerten und Weiterdenken an. Mit interaktiven Versuchen kannst du die erste Schritte Richtung Nobelpreis zurücklegen.

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Ausblick

Du bist gut in Mathe und schon ein halber Ingenieur? Hier gibt’s für Fortgeschrittene vertiefende Inhalte und spannende Anwendungen aus Alltag und Technik.

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Geschichte

Die moderne Physik beruht auf den Erkenntnissen von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in ihrer jeweiligen Zeit. Aber lies selbst!

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