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Sinken, Schweben, Steigen, Schwimmen
- Das Zusammenspiel von Gewichtskraft \(\vec F_{\rm{G}}\) eines Körpers und seiner Auftriebskraft \(\vec F_{\rm{A}}\) im Medium bestimmen, ob der Körper sinkt, schwebt, steigt oder schwimmt.
- Beim Schwimmen taucht ein Körpers gerade so weit in ein Medium ein, sodass gilt \({F_{\rm{A}}} = {F_{\rm{G}}}\).
- Das Zusammenspiel von Gewichtskraft \(\vec F_{\rm{G}}\) eines Körpers und seiner Auftriebskraft \(\vec F_{\rm{A}}\) im Medium bestimmen, ob der Körper sinkt, schwebt, steigt oder schwimmt.
- Beim Schwimmen taucht ein Körpers gerade so weit in ein Medium ein, sodass gilt \({F_{\rm{A}}} = {F_{\rm{G}}}\).
Induktion durch Änderung der magnetischen Flussdichte
In einer Induktionsanordnung gelten folgende Bedingungen:
- die Richtung des magnetischen Feldvektors \(\vec B\) des homogenen magnetischen Feldes ist konstant
- der Flächenvektor \(\vec A\) der (Teil-)Fläche der Leiterschleife oder der Spule mit Windungszahl \(N\), die sich im magnetischen Feld befindet, ist konstant
- die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen dem Feldvektor \(\vec B\) und dem Flächenvektor \(\vec A\) ist damit ebenfalls konstant.
Wenn sich die magnetische Flussdichte \(B\) mit der Änderungsrate \(\frac{dB}{dt}\) ändert, dann berechnet sich die Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\) durch \(U_{\rm{i}}\left(t\right) = - N \cdot \frac{dB}{dt} \cdot A \cdot \cos\left(\varphi\right)\).
In einer Induktionsanordnung gelten folgende Bedingungen:
- die Richtung des magnetischen Feldvektors \(\vec B\) des homogenen magnetischen Feldes ist konstant
- der Flächenvektor \(\vec A\) der (Teil-)Fläche der Leiterschleife oder der Spule mit Windungszahl \(N\), die sich im magnetischen Feld befindet, ist konstant
- die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen dem Feldvektor \(\vec B\) und dem Flächenvektor \(\vec A\) ist damit ebenfalls konstant.
Wenn sich die magnetische Flussdichte \(B\) mit der Änderungsrate \(\frac{dB}{dt}\) ändert, dann berechnet sich die Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\) durch \(U_{\rm{i}}\left(t\right) = - N \cdot \frac{dB}{dt} \cdot A \cdot \cos\left(\varphi\right)\).
Induktion durch Änderung des Flächeninhalts
In einer Induktionsanordnung gelten folgende Bedingungen:
- der Feldvektor \(\vec B\) (und damit die Richtung, die Orientierung und die Flussdichte) des homogenen magnetischen Feldes ist konstant
- die Richtung und die Orientierung des Flächenvektors \(\vec A\) des Teils der Leiterschleife, der vom magnetische Feld durchsetzt wird, sind konstant
- die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen Flächenvektor \(\vec A\) und Feldvektor \(\vec B\) ist konstant
Wenn sich der Betrag \(A\), d.h. der Inhalt der Fläche des Teils der Leiterschleife oder Spule mit Windungszahl \(N\), die vom magnetischen Feld durchsetzt wird, mit der Änderungsrate \(\frac{dA}{dt}\) ändert, dann berechnet sich die Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\) durch \(U_{\rm{i}} = - N \cdot B \cdot \frac{dA}{dt} \cdot \cos\left(\varphi\right)\).
In einer Induktionsanordnung gelten folgende Bedingungen:
- der Feldvektor \(\vec B\) (und damit die Richtung, die Orientierung und die Flussdichte) des homogenen magnetischen Feldes ist konstant
- die Richtung und die Orientierung des Flächenvektors \(\vec A\) des Teils der Leiterschleife, der vom magnetische Feld durchsetzt wird, sind konstant
- die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen Flächenvektor \(\vec A\) und Feldvektor \(\vec B\) ist konstant
Wenn sich der Betrag \(A\), d.h. der Inhalt der Fläche des Teils der Leiterschleife oder Spule mit Windungszahl \(N\), die vom magnetischen Feld durchsetzt wird, mit der Änderungsrate \(\frac{dA}{dt}\) ändert, dann berechnet sich die Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\) durch \(U_{\rm{i}} = - N \cdot B \cdot \frac{dA}{dt} \cdot \cos\left(\varphi\right)\).
Induktion durch Änderung der Winkelweite
In einer Induktionsanordnung gelten folgende Bedingungen:
- die magnetische Flussdichte \(B\) des homogenen magnetischen Feldes ist konstant
- der Flächeninhalt \(A\) der (Teil-)Fläche der Leiterschleife oder Spule mit der Windungszahl \(N\), die sich im magnetischen Feld befindet, ist konstant
Wenn sich die Richtung oder die Orientierung des Feldvektors \(\vec B\) oder des Flächenvektors \(\vec A\) und damit die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen dem Feldvektor \(\vec B\) und dem Flächenvektor \(\vec A\) mit der Änderungsrate \(\frac{d \varphi}{dt}\) ändert, dann berechnet sich die Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\) durch \(U_{\rm{i}} = N \cdot B \cdot A \cdot \frac{d \varphi}{dt} \cdot \sin\left(\varphi\right)\).
In einer Induktionsanordnung gelten folgende Bedingungen:
- die magnetische Flussdichte \(B\) des homogenen magnetischen Feldes ist konstant
- der Flächeninhalt \(A\) der (Teil-)Fläche der Leiterschleife oder Spule mit der Windungszahl \(N\), die sich im magnetischen Feld befindet, ist konstant
Wenn sich die Richtung oder die Orientierung des Feldvektors \(\vec B\) oder des Flächenvektors \(\vec A\) und damit die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen dem Feldvektor \(\vec B\) und dem Flächenvektor \(\vec A\) mit der Änderungsrate \(\frac{d \varphi}{dt}\) ändert, dann berechnet sich die Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\) durch \(U_{\rm{i}} = N \cdot B \cdot A \cdot \frac{d \varphi}{dt} \cdot \sin\left(\varphi\right)\).
Induktionserscheinungen
Induktionsspannungen \(U_{\rm{i}}\) kann man beobachten, wenn sich in einer Induktionsanordnung (ein magnetisches Feld und eine Leiterschleife mit angeschlossenem Spannungsmesser) eine der folgenden Größe ändert:
- die magnetische Flussdichte \(B\) des magnetischen Feldes
- der Inhalt \(A\) der Fläche der Leiterschleife, die vom magnetischen Feld durchsetzt wird
- die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen dem magnetischem Feld und der Leiterschleife
Induktionsspannungen \(U_{\rm{i}}\) kann man beobachten, wenn sich in einer Induktionsanordnung (ein magnetisches Feld und eine Leiterschleife mit angeschlossenem Spannungsmesser) eine der folgenden Größe ändert:
- die magnetische Flussdichte \(B\) des magnetischen Feldes
- der Inhalt \(A\) der Fläche der Leiterschleife, die vom magnetischen Feld durchsetzt wird
- die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen dem magnetischem Feld und der Leiterschleife
Größen zur Beschreibung einer (elektromagnetischen) Welle
- Amplitude \(\hat E\), Schwingungsdauer \(T\) bzw. Frequenz \(f\) und Intensität \(I\) sind zentrale Größen zur Beschreibung einer elektromagnetischen Welle.
- Für die Wellenlänge gilt \(\lambda=\frac{c}{f}\).
- Amplitude \(\hat E\), Schwingungsdauer \(T\) bzw. Frequenz \(f\) und Intensität \(I\) sind zentrale Größen zur Beschreibung einer elektromagnetischen Welle.
- Für die Wellenlänge gilt \(\lambda=\frac{c}{f}\).
Spezifischer Widerstand
- Der spezifische Widerstand \(\rho\) ist eine Materialkonstante des verwendeten Materials.
- Für den spezifische Widerstand gilt \(\rho = \frac{{R \cdot A}}{l}\), der Widerstand eines Leiters berechnet man mittels \(R = \rho \cdot \frac{l}{A}\).
- Gute Leiter wie Silber oder Kupfer haben einen geringen spezifischen Widerstand, Isolatoren einen sehr hohen spezifischen Widerstand.
- Der spezifische Widerstand \(\rho\) ist eine Materialkonstante des verwendeten Materials.
- Für den spezifische Widerstand gilt \(\rho = \frac{{R \cdot A}}{l}\), der Widerstand eines Leiters berechnet man mittels \(R = \rho \cdot \frac{l}{A}\).
- Gute Leiter wie Silber oder Kupfer haben einen geringen spezifischen Widerstand, Isolatoren einen sehr hohen spezifischen Widerstand.
Online Lernspiele der SWM zur Elektrizität
Die Stadtwerke München stellen online eine Reihe von einfachen Lernspielen über die Elektrizitätslehre zur Verfügung, mit denen Schülerinnen und Schüler ihr Wissen testen und ausbauen können.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkZeitmessung mit Hilfe eines Fadenpendels
Ein kurzes Video erklärt, wie das Fadenpendel in der katholischen Kirche zur universellen Zeitbestimmung genutzt wurde. Außerdem werden weitere Methoden zur Zeitbestimmung, z.B. mit einem Wanderstab, und ein Selbstversuch zur Exponentialschreibweise von Distanzen erläutert. Das Video stammt von Prof. André Bresges, Professor für Physik an der Universität Köln.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkKräfte in Atomen und Kraftzerlegung im Kampfsport
Nach einer kurzen Erläuterung über Kräfte zwischen Atomen, zeigt dieses Video die Kräftezerlegung am Beispiel eines Wing-Tsjun-Kampfes. Das Video stammt von Prof. André Bresges, Professor für Physik an der Universität zu Köln.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkNach einer kurzen Erläuterung über Kräfte zwischen Atomen, zeigt dieses Video die Kräftezerlegung am Beispiel eines Wing-Tsjun-Kampfes. Das Video stammt von Prof. André Bresges, Professor für Physik an der Universität zu Köln.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkKraftzerlegung beim Kirchenbau, im Kampfsport und in Brücken
In diesem kurzen, aber gut erklärten Video, geht es um wirkende Kräfte beim Kirchenbau, ein Beispiel der Kraftzerlegung im Kampfsport und Brückenkonstruktionen mit Kraftdreiecken. Das Video stammt von Prof. André Bresges, Professor für Physik an der Universität zu Köln.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkNewtonsche Axiome
Die drei Newtonschen Axiome werden anhand von Beispielen aus der Astronomie, dem Kampfsport und dem Alltag erklärt. Das Video stammt von Prof. André Bresges, Professor für Physik an der Universität zu Köln.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkGeschwindigkeit, Beschleunigung und Impuls
Dieses Video schließt an die Erläuterungen zu den Newtonschen Axiomen an und erklärt die Kräfte, Beschleunigungen und Impulse, die den One-Inch-Punch aus der chinesischen Kampfkunst Wing-Tsjun ermöglichen. Das Video stammt von Prof. André Bresges, Professor für Physik an der Universität Köln.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zur Schwingung eines Magneten
Ein kurzes Video, das die Schwingung eines Permanentmagneten im Feld eines anderen Magneten zeigt. Das Video wurde von der Ecole Sience als Open Educational Resources (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zum Foucaultschen Pendel
Ein kurzes Video, das den Versuchsaufbau des Foucaultschen Pendels aus den Blickwinkeln verschiedener Koordinatensysteme zeigt. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zum Versuch Kugelstoßpendel
Dieses Video zeigt das Kugelstoßpendel (Newtonpendel) aus verschiedenen Perspektiven und eignet sich zur Erklärung des elastischen Stoßes. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zur Regel von Lenz
Ein kurzes Video, das einen Versuch zur Lenz'schen Regel zeigt. Ein Neodym-Magnet wird durch ein Kupfer- und ein Kunststoffrohr fallen gelassen. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo einer Magnetrollenbahn
Dieses Video zeigt eine Magnetrollenbahn. Dabei liegen mehrere Permanentmagnete auf einer Schiene und werden, durch eine anfängliche Bewegung eines Magneten, in Schwingung versetzt. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkDieses Video zeigt eine Magnetrollenbahn. Dabei liegen mehrere Permanentmagnete auf einer Schiene und werden, durch eine anfängliche Bewegung eines Magneten, in Schwingung versetzt. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zum Oersted-Versuch (I)
Das Video demonstriert den Oersted-Versuch. Es zeigt wie sich ein Permanentmagnet im Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule dreht. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zum Oersted-Versuch (II)
Ein weiteres Video, das den Oersted-Versuch demonstriert. Hier wird gezeigt, wie sich eine Kompassnadel im Feld eines stromdurchflossenen Leiters ausrichtet. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zum Auftrieb eines schwimmenden Balls
Das Video zeigt einen schwimmenden Ball in einem Behältnis voll Wasser. Anhand der verdrängten Menge Flüssigkeit kann der, auf den Ball wirkende, Auftrieb bestimmt werden. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zur Schwingungsdämpfung durch Wirbelströme
Das Video zeigt die Dämpfung eines Pohl'schen Pendels durch Wirbelströme. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zum Magnetfeld eines Stabmagneten
Das Video zeigt das Magnetfeld eines Stabmagneten. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo eines gekoppelten Fadenpendels
Das Video zeigt den Aufbau eines gekoppelten Pendels aus mehreren Fadenpendeln. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zur Entladungskurve eines Kondensators
Dieses Video zeigt die Entladung eines Kondensators und eignet sich gut als Ersatz für den Versuch im Unterricht. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zu Hebeln und Drehbewegungen im Alltag und in der Kampfkunst
Dieses Video zeigt anschauliche Beispiele für die Nutzung von Drehmomenten im Alltag und in der Kampfkunst. Es regt zum Mitmachen und Mitrechnen an. Das Video stammt von Prof. André Bresges, Professor für Physik an der Universität zu Köln.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zu Schwingungsdauer eines Fadenpendels
Dieses kurze Video beantwortet illustrativ die Frage, von welcher physikalischen Größe die Schwingungsdauer eines Fadenpendels abhängt. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zu klassischen mechanisch schwingenden Systemen
Das Video zeigt drei klassische schwingende Systeme: Das Fadenpendel, die Blattfeder und den Federschwinger. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zur Dämpfung mechanischer Schwingungen
Dieses kurze Video illustriert verschiedene Arten ein Federpendel zu dämpfen. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zu rotierenden Flüssigkeiten
Dieses Video illustriert die Zentrifugalkraft anhand einer rotierenden Flüssigkeit. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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