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Elektrische Kraft
- Elektrisch geladene Körper üben aufeinander Kräfte aus. Diese Kräfte nennen wir elektrische Kräfte und bezeichnen sie mit \(\vec F_{\rm{el}}\).
- Sind zwei Körper gleichartig geladen, also entweder beide positiv oder beide negativ, dann stoßen sich die Körper gegenseitig ab.
- Sind die Körper dagegen verschiedenartig geladen, also einer positiv und einer negativ, dann ziehen sich die Körper gegenseitig an.
- Elektrisch geladene Körper üben aufeinander Kräfte aus. Diese Kräfte nennen wir elektrische Kräfte und bezeichnen sie mit \(\vec F_{\rm{el}}\).
- Sind zwei Körper gleichartig geladen, also entweder beide positiv oder beide negativ, dann stoßen sich die Körper gegenseitig ab.
- Sind die Körper dagegen verschiedenartig geladen, also einer positiv und einer negativ, dann ziehen sich die Körper gegenseitig an.
Elektrische Ladung und die Einheit Coulomb
- Ist ein Körper elektrisch neutral, dann befinden sich in und auf ihm gleich viele Protonen und Elektronen.
- Ist ein Körper negativ geladen, dann befinden sich in und auf ihm mehr Elektronen als Protonen.
- Ist ein Körper positiv geladen, dann befinden sich in und auf ihm mehr Protonen als Elektronen (besser: weniger Elektronen als Protonen).
- Das Formelzeichen für die elektrische Ladung ist \(q\) oder \(Q\), die Maßeinheit der elektrischen Ladung ist \(1\,\rm{C}\) (Coulomb).
- Ist ein Körper elektrisch neutral, dann befinden sich in und auf ihm gleich viele Protonen und Elektronen.
- Ist ein Körper negativ geladen, dann befinden sich in und auf ihm mehr Elektronen als Protonen.
- Ist ein Körper positiv geladen, dann befinden sich in und auf ihm mehr Protonen als Elektronen (besser: weniger Elektronen als Protonen).
- Das Formelzeichen für die elektrische Ladung ist \(q\) oder \(Q\), die Maßeinheit der elektrischen Ladung ist \(1\,\rm{C}\) (Coulomb).
MILLIKAN-Versuch - Schwebe-Fall-Methode ohne CUNNINGHAM-Korrektur (Simulation)
Mit Hilfe dieser Simulation kannst du dir selbstständig die Ergebnisse des MILLIKAN-Versuchs erarbeiten.
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MILLIKAN-Versuch - Steige-Fall-Methode ohne CUNNINGHAM-Korrektur (Simulation)
Mit Hilfe dieser Simulation kannst du dir selbstständig die Ergebnisse des MILLIKAN-Versuchs erarbeiten.
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MILLIKAN-Versuch - Steige-Sink-Methode ohne CUNNINGHAM-Korrektur (Simulation)
Mit Hilfe dieser Simulation kannst du dir selbstständig die Ergebnisse des MILLIKAN-Versuchs erarbeiten.
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Magnetische Flussdichte und die Maßeinheit Tesla
- Befindet sich ein gerader Leiter der Länge \(l\), der von einem Strom der Stärke \(I\) durchflossen wird, senkrecht zu den Feldlinien in einem magnetischen Feld, und wirkt auf diesen Leiter eine magnetische Kraft vom Betrag \(F_{\rm{mag}}\), dann definieren wir die magnetische Flussdichte \(B\) des magnetischen Feldes am Ort des Leiters durch \(B := \frac{F_{\rm{mag}}}{l \cdot I}\).
- Die magnetische Flussdichte \(B\) ist ein Maß für "die Stärke" eines magnetischen Feldes.
- Das Formelzeichen für die magnetische Flussdichte ist \(B\), die Maßeinheit der magnetischen Flussdichte ist \(1\,\rm{T}\) (Tesla).
- Befindet sich ein gerader Leiter der Länge \(l\), der von einem Strom der Stärke \(I\) durchflossen wird, senkrecht zu den Feldlinien in einem magnetischen Feld, und wirkt auf diesen Leiter eine magnetische Kraft vom Betrag \(F_{\rm{mag}}\), dann definieren wir die magnetische Flussdichte \(B\) des magnetischen Feldes am Ort des Leiters durch \(B := \frac{F_{\rm{mag}}}{l \cdot I}\).
- Die magnetische Flussdichte \(B\) ist ein Maß für "die Stärke" eines magnetischen Feldes.
- Das Formelzeichen für die magnetische Flussdichte ist \(B\), die Maßeinheit der magnetischen Flussdichte ist \(1\,\rm{T}\) (Tesla).
Magnetfeld von langen Zylinderspulen (qualitativ)
- Demonstration des Magnetfelds (insbesonder im Innenraum) von langen Zylinderspulen
- Demonstration des Magnetfelds (insbesonder im Innenraum) von langen Zylinderspulen
\(\frac{e}{m_{\rm{e}}}\)-Bestimmung mit dem WIENschen Geschwindigkeitsfilter
- Bestimmung der spezifischen Ladung \(\frac{e}{m_{\rm{e}}}\) von Elektronen mit einem WIENschen Geschwindigkeitsfilter
- Bestimmung der spezifischen Ladung \(\frac{e}{m_{\rm{e}}}\) von Elektronen mit einem WIENschen Geschwindigkeitsfilter
Lernaufgabe: Energiekosten im Alltag - Was kostet das, wenn …?
Diese Lernaufgabe der iMINT-Akademie Berlin zum übergreifenden Thema „Verbraucherbildung“ beschäftigt sich mit den Energiekosten beim Gebrauch von elektrischen Geräten und soll einen Beitrag zur Entwicklung der Schülerinnen und Schüler hin zu einem verantwortungsvollen Umgang mit Ressourcen leisten.
Zur Erarbeitung des Themas stehen verschiedene Material- und Hilfekarten zur Verfügung. Als Lernprodukt entsteht ein Lernplakat.
Die Lernaufgabe orientiert sich an den Standards der iMINT-Akademie Berlin. Sie bietet den Schülerinnen und Schülern vielseitige Zugänge, beachtet sprachsensible Aspekte, schafft Raum für forschend-entdeckendes, individualisiertes Lernen, enthält Schülerexperimente und nutzt mediale IT-Unterstützung für flexible, individualisierte Lernansätze.
Dieses OER-Material und weiteres Material der iMINT-Akademie Berlin gibt es unter:
https://bildungsserver.berlin-brandenburg.de/unterricht/faecher/mathematik-naturwissenschaften/mint/i-mint-akademie/weiterfuehrende-schulen/fachset-physik-1
Diese Lernaufgabe der iMINT-Akademie Berlin zum übergreifenden Thema „Verbraucherbildung“ beschäftigt sich mit den Energiekosten beim Gebrauch von elektrischen Geräten und soll einen Beitrag zur Entwicklung der Schülerinnen und Schüler hin zu einem verantwortungsvollen Umgang mit Ressourcen leisten.
Zur Erarbeitung des Themas stehen verschiedene Material- und Hilfekarten zur Verfügung. Als Lernprodukt entsteht ein Lernplakat.
Die Lernaufgabe orientiert sich an den Standards der iMINT-Akademie Berlin. Sie bietet den Schülerinnen und Schülern vielseitige Zugänge, beachtet sprachsensible Aspekte, schafft Raum für forschend-entdeckendes, individualisiertes Lernen, enthält Schülerexperimente und nutzt mediale IT-Unterstützung für flexible, individualisierte Lernansätze.
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Lernaufgabe: Das Haus der Lampen
Wo soll welche Lampe hin?
In dieser Lernaufgabe der iMINT-Akademie Berlin zum fächerübergreifenden Thema „Verbraucherbildung“ werden verschiedene Lampentypen hinsichtlich der Kriterien Kosteneffizienz, Energieeffizienz und Nachhaltigkeit untersucht.
Hierzu werden den Lernenden Experimente, Diagramme, vergleichende Tabellen und weitere Informationen zur Verfügung gestellt. Als Lernprodukt werden verschiedene Lampentypen in einem vorgegebenen Haus kriterienorientiert verteilt.
Diese Lernaufgabe bietet den Schülerinnen und Schülern vielseitige Zugänge, beachtet sprachsensible Aspekte, schafft Raum für forschend-entdeckendes Lernen, enthält Schülerexperimente und nutzt mediale IT-Unterstützung für flexible, individualisierte Lernansätze.
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Wo soll welche Lampe hin?
In dieser Lernaufgabe der iMINT-Akademie Berlin zum fächerübergreifenden Thema „Verbraucherbildung“ werden verschiedene Lampentypen hinsichtlich der Kriterien Kosteneffizienz, Energieeffizienz und Nachhaltigkeit untersucht.
Hierzu werden den Lernenden Experimente, Diagramme, vergleichende Tabellen und weitere Informationen zur Verfügung gestellt. Als Lernprodukt werden verschiedene Lampentypen in einem vorgegebenen Haus kriterienorientiert verteilt.
Diese Lernaufgabe bietet den Schülerinnen und Schülern vielseitige Zugänge, beachtet sprachsensible Aspekte, schafft Raum für forschend-entdeckendes Lernen, enthält Schülerexperimente und nutzt mediale IT-Unterstützung für flexible, individualisierte Lernansätze.
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Lernaufgabe: Kontaktloser Strom
Diese Lernaufgabe der iMINT-Akademie Berlin wird aus dem fachübergreifenden Thema „Verbraucherbildung“ entwickelt. Das drahtlose Aufladen von Smartphones und Zahnbürsten beruht auf der elektromagnetischen Induktion und findet sich häufig im Lebensalltag der Schülerinnen und Schüler. Eine Serie von kostengünstigen und minimalistischen Freihandexperimenten eröffnet individualisierte Zugänge für ein Erkunden und Beschreiben von Einflussfaktoren der Induktion.
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Diese Lernaufgabe der iMINT-Akademie Berlin wird aus dem fachübergreifenden Thema „Verbraucherbildung“ entwickelt. Das drahtlose Aufladen von Smartphones und Zahnbürsten beruht auf der elektromagnetischen Induktion und findet sich häufig im Lebensalltag der Schülerinnen und Schüler. Eine Serie von kostengünstigen und minimalistischen Freihandexperimenten eröffnet individualisierte Zugänge für ein Erkunden und Beschreiben von Einflussfaktoren der Induktion.
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Lernaufgabe für digitale Spannungssensoren: Der Weidezaun
10000 V am Weidezaun – Warum stirbt die Kuh nicht? Diese Lernaufgabe der iMINT-Akademie Berlin ist speziell für den Einsatz von digitalen Spannungssensoren entwickelt worden. Die Schülerinnen und Schüler untersuchen und erklären den sehr kurzen Spannungsstoß an einer Weidezaun-Schaltung und bewerten die Gefahr für Mensch und Tier.
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10000 V am Weidezaun – Warum stirbt die Kuh nicht? Diese Lernaufgabe der iMINT-Akademie Berlin ist speziell für den Einsatz von digitalen Spannungssensoren entwickelt worden. Die Schülerinnen und Schüler untersuchen und erklären den sehr kurzen Spannungsstoß an einer Weidezaun-Schaltung und bewerten die Gefahr für Mensch und Tier.
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Lernaufgabe für digitale Spannungssensoren: Superkondensatoren in Elektroautos
Superkondensatoren in Elektroautos als Alternative zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus? Diese Lernaufgabe der iMINT-Akademie Berlin ist speziell für den Einsatz von digitalen Spannungssensoren entwickelt worden. Die Schülerinnen und Schüler messen die Entladekurve von Superkondensatoren und diskutieren/bewerten kriterienorientiert diese Möglichkeit der Energiespeicherung.
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Superkondensatoren in Elektroautos als Alternative zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus? Diese Lernaufgabe der iMINT-Akademie Berlin ist speziell für den Einsatz von digitalen Spannungssensoren entwickelt worden. Die Schülerinnen und Schüler messen die Entladekurve von Superkondensatoren und diskutieren/bewerten kriterienorientiert diese Möglichkeit der Energiespeicherung.
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Lernaufgabe für digitale Magnetfeldsensoren: Magnetische Datenspeicherung
Wie werden Daten magnetisch gespeichert? Diese Lernaufgabe der iMINT-Akademie Berlin ist speziell für den Einsatz von digitalen Magnetfeldsensoren entwickelt worden. Die Schülerinnen und Schüler fertigen selbstständig ein Funktionsmodell eines magnetischen Datenspeichers und lesen mithilfe eines Sensors gespeicherte Daten aus.
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Wie werden Daten magnetisch gespeichert? Diese Lernaufgabe der iMINT-Akademie Berlin ist speziell für den Einsatz von digitalen Magnetfeldsensoren entwickelt worden. Die Schülerinnen und Schüler fertigen selbstständig ein Funktionsmodell eines magnetischen Datenspeichers und lesen mithilfe eines Sensors gespeicherte Daten aus.
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Lernaufgabe für digitale Magnetfeldsensoren: Gefährliche Magnetfelder!?
Sind Magnetfelder eigentlich gefährlich? Diese Lernaufgabe der iMINT-Akademie Berlin ist speziell für den Einsatz von digitalen Magnetfeldsensoren entwickelt worden. Die Schülerinnen und Schüler erkunden und messen die Stärke der Magnetfelder von Alltagsgegenständen und beurteilen mithilfe verschiedener Materialien mögliche Gefahren.
Dieses OER-Material und weiteres Material der iMINT-Akademie Berlin gibt es unter:
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Sind Magnetfelder eigentlich gefährlich? Diese Lernaufgabe der iMINT-Akademie Berlin ist speziell für den Einsatz von digitalen Magnetfeldsensoren entwickelt worden. Die Schülerinnen und Schüler erkunden und messen die Stärke der Magnetfelder von Alltagsgegenständen und beurteilen mithilfe verschiedener Materialien mögliche Gefahren.
Dieses OER-Material und weiteres Material der iMINT-Akademie Berlin gibt es unter:
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OHMscher Leiter im Wechselstromkreis
- Bei sinusförmigen Stromstärken und Spannungen gilt für den Wechselstromwiderstand eines OHMschen Leiters \(X_R = R\)
- Es gibt keine Phasenverschiebung der Spannung, die über dem OHMschen Leiter abfällt, gegenüber der Stromstärke: \(\Delta \varphi = 0\). Dies wird oft so formuliert, dass die Spannung und die Stromstärke "in Phase sind."
- Bei sinusförmigen Stromstärken und Spannungen gilt für den Wechselstromwiderstand eines OHMschen Leiters \(X_R = R\)
- Es gibt keine Phasenverschiebung der Spannung, die über dem OHMschen Leiter abfällt, gegenüber der Stromstärke: \(\Delta \varphi = 0\). Dies wird oft so formuliert, dass die Spannung und die Stromstärke "in Phase sind."
Kondensator im Wechselstromkreis
- Bei sinusförmigen Stromstärken und Spannungen gilt für den Wechselstromwiderstand eines Kondensators \(X_C = \frac{1}{\omega \cdot C}\)
- Die Phasenverschiebung der Spannung, die über dem Kondensator abfällt, gegenüber der Stromstärke beträgt \(\Delta \varphi = -\frac{\pi}{2}\). Dies wird oft so formuliert, dass "die Spannung der Stromstärke um \(\frac{\pi }{2}\) ( \(90^\circ\)) nachfolgt."
- Bei sinusförmigen Stromstärken und Spannungen gilt für den Wechselstromwiderstand eines Kondensators \(X_C = \frac{1}{\omega \cdot C}\)
- Die Phasenverschiebung der Spannung, die über dem Kondensator abfällt, gegenüber der Stromstärke beträgt \(\Delta \varphi = -\frac{\pi}{2}\). Dies wird oft so formuliert, dass "die Spannung der Stromstärke um \(\frac{\pi }{2}\) ( \(90^\circ\)) nachfolgt."
Spule im Wechselstromkreis
- Bei sinusförmigen Stromstärken und Spannungen gilt für den Wechselstromwiderstand einer Spule \(X_L = \omega \cdot L\)
- Die Phasenverschiebung der Spannung, die über der Spule abfällt, gegenüber der Stromstärke beträgt \(\Delta \varphi = +\frac{\pi}{2}\). Dies wird oft so formuliert, dass "die Spannung der Stromstärke um \(\frac{\pi }{2}\) ( \(90^\circ\)) vorauseilt."
- Bei sinusförmigen Stromstärken und Spannungen gilt für den Wechselstromwiderstand einer Spule \(X_L = \omega \cdot L\)
- Die Phasenverschiebung der Spannung, die über der Spule abfällt, gegenüber der Stromstärke beträgt \(\Delta \varphi = +\frac{\pi}{2}\). Dies wird oft so formuliert, dass "die Spannung der Stromstärke um \(\frac{\pi }{2}\) ( \(90^\circ\)) vorauseilt."
Lernumgebung mit Experimenten zu bewegten Ladungen im E-Feld
Die Webseiten bieten die Möglichkeit die Bewegung und Ablenkung von Elektronen im E-Feld mithilfe von computergestützten Experimenten schrittweise selbstständig zu erkunden und die Inhalte zu erlernen.
Zum externen WeblinkDie Webseiten bieten die Möglichkeit die Bewegung und Ablenkung von Elektronen im E-Feld mithilfe von computergestützten Experimenten schrittweise selbstständig zu erkunden und die Inhalte zu erlernen.
Zum externen WeblinkLernumgebung zu bewegten Ladungen im B-Feld
Auf den Webseiten können mithilfe eines computergestützten Experimentes die Ablenkung von Elektronen im B-Feld erkunden, e/m bestimmen und technische Anwendungen (Wien-Filter, Massenspektrometer) kennenlernen.
Zum externen WeblinkAuf den Webseiten können mithilfe eines computergestützten Experimentes die Ablenkung von Elektronen im B-Feld erkunden, e/m bestimmen und technische Anwendungen (Wien-Filter, Massenspektrometer) kennenlernen.
Zum externen WeblinkHäufig gestellte Fragen zum Thema Blitz und Gewitter
Die folgenden Fragen und Antworten sind der von der Winterthur Versicherung herausgegebenen Broschüre "Leben mit Blitzen" entnommen. Die Autoren wollen allgemeinverständliche Antworten auf viele Fragen zu Blitzen und Gewittern geben.
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Zum externen WeblinkLightning and Atmospheric Electricity Research
The Lightning Team exists as a group of scientists and engineers. As part of their research activities, the members of this team have been investigating the causes and effects of lightning as well as analyzing a wide variety of atmosphere.
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Zum externen WeblinkFernsehbildschirme
Professor Lang erklärt, wie ein Fernsehbildschirm und ein Computerbildschirm funktionieren.
Zum externen WeblinkProfessor Lang erklärt, wie ein Fernsehbildschirm und ein Computerbildschirm funktionieren.
Zum externen WeblinkVirtuelles Gleichstrom-Labor für Stromkreise (PhET)
Ein schöne und anschauliche HTML5-Simulation zum Erstellen und Testen einfacher Stromkreise.
Zum externen WeblinkEin schöne und anschauliche HTML5-Simulation zum Erstellen und Testen einfacher Stromkreise.
Zum externen WeblinkWie funktioniert ein Teilchenbeschleuniger
Lego-Animationsfilm zur Erklärung, wie ein Teilchenbeschleuniger funktioniert
Zum externen WeblinkLego-Animationsfilm zur Erklärung, wie ein Teilchenbeschleuniger funktioniert
Zum externen WeblinkReihen- und Parallelschaltung
Ein filmischer Beitrag von "MEGels" vom Michael-Ende-Gymnasium für den LEIFIphysik-Videowettbewerb.
Zum externen WeblinkEin filmischer Beitrag von "MEGels" vom Michael-Ende-Gymnasium für den LEIFIphysik-Videowettbewerb.
Zum externen WeblinkFermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), Chicago, USA
Das Fermi National Accelerator Laboratory oder kurz Fermilab ist ein Forschungszentrum für Teilchenphysik, das vom US-amerikanischen Department of Energy betrieben wird. Es liegt etwa 50 Kilometer westlich von Chicago in Illinois.
Zum externen WeblinkDas Fermi National Accelerator Laboratory oder kurz Fermilab ist ein Forschungszentrum für Teilchenphysik, das vom US-amerikanischen Department of Energy betrieben wird. Es liegt etwa 50 Kilometer westlich von Chicago in Illinois.
Zum externen WeblinkCentre Européen de Recherchés Nucléaires (CERN) Prévessin, an der Schweizer-Französischen Grenze bei Genf
Das CERN, die Europäische Organisation für Kernforschung, ist eine Großforschungseinrichtung bei Meyrin im Kanton Genf in der Schweiz. Am CERN wird physikalische Grundlagenforschung betrieben, insbesondere wird mit Hilfe großer Teilchenbeschleuniger der Aufbau der Materie erforscht.
Zum externen WeblinkDas CERN, die Europäische Organisation für Kernforschung, ist eine Großforschungseinrichtung bei Meyrin im Kanton Genf in der Schweiz. Am CERN wird physikalische Grundlagenforschung betrieben, insbesondere wird mit Hilfe großer Teilchenbeschleuniger der Aufbau der Materie erforscht.
Zum externen WeblinkDeutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), Hamburg, Bundesrepublik Deutschland
Das Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY in der Helmholtz-Gemeinschaft ist ein Forschungszentrum für naturwissenschaftliche Grundlagenforschung mit Sitz in Hamburg und Zeuthen.
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