• Bewegt sich eine Ladung im homogenen E-Feld in Richtung oder entgegen der Richtung der Feldlinien, so ändert sich die potentielle Energie der Ladung.
• Allgemein ist die Änderung der potentiellen Energie gleich der negativen Feldarbeit, also \(\Delta {E_{\rm{pot}}} = - {W_{\rm{Feld}}}\).
• Die Nulllage der potentiellen Energie wird meist auf die negative Platte gelegt.

• Das Magnetfeld um einen geraden Leiter verläuft in konzentrischen Kreisen um den Leiter.
• Richtung und Stärke des Magnetfeldes werden u.a. von Stromstärke und Stromrichtung im Leiter bestimmt.
• Die Richtung und die Orientierung des Magnetfeldes kannst du mit der Rechten-Faust-Regel ermitteln.

• Das Magnetfeld im Innenraum einer langgestreckten Spule ist annähernd homogen.
• Für die magnetische Feldstärke (magnetische Flussdichte) in einer luftgefüllten Spule gilt \(B = {\mu _0} \cdot \frac{{I \cdot N}}{l}\).
• Die magnetische Feldstärke kann mithilfe ferromagnetischer Stoffe im Innenraum um den materialabhängigen Faktor \(\mu_r\) verstärkt werden.

• Das Magnetfeld ist der Wirkungsbereich eines Magneten. Es beschreibt seine Kraftwirkung auf einen anderen Magneten.
• Magnetfelder können mit Feldlinienbildern dargestellt werden.
• Magnetische Feldlinien verlaufen außerhalb des Magneten vom Nord- zum Südpol und schneiden sich nicht.
• Die Erde ist von einem Magnetfeld umgeben. Am geografischen Nordpol ist der magnetische Südpol.

• Messgeräte können die genaue Messung von Größen beeinflussen.
• Je nachdem, ob die die Stromstärke \(I\) oder die Spannung \(U\) besonders genau messen möchtest, musst du deine Messgeräte schalten.

Joachim Herz Stiftung

• Halbleiterdioden bestehen aus zwei Schichten: einem p-Halbleiter und einem n-Halbleiter
• Dioden besitzen eine Durchlassrichtung und eine Sperrrichtung
• Liegt der Pluspol an der p-Schicht, so ist die Diode in Durchlassrichtung geschaltet

• Bei unseren Versuchen und Aufgaben zur Induktion ist das magnetische Feld stets homogen und kann durch einen einzigen Feldvektor \(\vec B\) beschrieben werden.
• Bei unseren Versuchen und Aufgaben zur Induktion ist die Leiterschleife stets eben und kann durch einen einzigen Flächenvektor \(\vec A\) beschrieben werden. \(\vec A\) beschreibt dabei die (Teil-)Fläche der Leiterschleife, die sich im magnetischen Feld befindet.
• Bei Induktionsvorgängen ist \(\varphi\) die Weite des Winkels zwischen dem Feldvektor \(\vec B\) und dem Flächenvektor \(\vec A\).

• Ein Schwingkreis besteht zentral aus einem Kondensator mit Kapazität \(C\), der zu Beginn mittels elektrischer Quelle auf \(U_0\) aufgeladen wird, und einer Spule der Induktivität \(L\).
• Im ungedämpften Fall schwingt der Kreis harmonisch mit der Schwingungsdauer \(T = 2 \cdot \pi \cdot \sqrt {L \cdot C}\)
• Die Spannung über dem Kondensator wird beschrieben durch \(U_C(t) = \left| {{U_0}} \right| \cdot \cos \left( {{\omega _0} \cdot t} \right)\quad {\rm{mit}}\quad{\omega _0} = \sqrt {\frac{1}{L \cdot C}}\)

• Der Widerstand der Bauteile in einem Schwingkreis führt zur Dämpfung der Schwingung.
• Die Differentialgleichung der gedämpften elektromagnetischen Schwingung ist \(L \cdot \ddot Q + \frac{Q}{C} + R \cdot \dot Q = 0\).

• Einem angeregten elektromagnetischen Schwingkreis wird eine äußere Spannung \(U(t)\) aufgeprägt.
•  Die Differentialgleichung lautet \(U(t) = L \cdot \ddot Q + \frac{Q}{C} + R \cdot \dot Q\)

• Leuchtdioden sind Halbleiterdioden, die Licht , Infrarotstrahlung oder Ultraviolettstrahlung aussenden.
• LEDs müssen in Durchlassrichtung geschaltet werden, damit sie leuchten.
• LEDs sind effiziente Lichtquellen mit geringem Energiebedarf.

• Es gibt viele verschieden Arten Stromkreise zu schalten.
• Bei UND-Schaltungen müssen für einen Stromfluss alle Schalter geschlossen sein.
• Bei ODER-Schaltungen muss für einen Stromfluss nur ein Schalter geschlossen sein.

• Gleichartige Pole stoßen sich ab, verschiedenartige Pole ziehen sich an.
• Der Betrag der (anziehenden oder abstoßenden) Kraft wächst mit der "Stärke" der Magnetpole.
• Der Betrag der (anziehenden oder abstoßenden) Kraft sinkt mit der Vergrößerung des Abstands zwischen den Magnetpolen.

• Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, ungleichnamige Ladungen ziehen sich an.
• Der Betrag der (anziehenden oder abstoßenden) Kraft wächst mit der "Größe" der Ladungen.
• Der Betrag der (anziehenden oder abstoßenden) Kraft sinkt mit der Vergrößerung des Abstands zwischen den Ladungen.

• 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 \({R_{\rm{H}}}\).

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

• Ein Elektromotor wandelt elektrische in mechanische Energie um.
• Meist besteht eine Elektromotor aus einem äußeren, von den Statoren verursachten Magnetfeld, in dem sich ein Elektromagnet (Rotor) dreht.
• Die Abstoßung gleichnamiger bzw. die Anziehung ungleichnamiger Magnetpole sorgt für die Bewegung des Rotors.
• Der Kommutator sorgt für eine Umpolung des Rotors. Nur so bewegt sich der Motor kontinuierlich.

• In ferromagnetischen Stoffen gibt es sog. WEISSsche Bezirke.
• Ist das Material unmagnetisiert, so sind die WEISSschen Bezirke regellos ausgerichtet.
• In einem äußeren Magnetfeld richten sich die WEISSschen Bezirke parallel zum äußeren Feld aus und verstärken dieses. 

• Klassische Silizium-Solarzellen bestehen aus einer n-dotierten und einer p-dotierten Schicht. Am Übergang bildet sich eine sog. Raumladungszone.
• Einfallendes Licht löst in dieser Raumladungszone Elektronen von Atomen (innerer Fotoeffekt).
• Der Wirkungsgrad von Solarzellen liegt aktuell bei 13% - 48%.

• Damit eine Lampe leuchtet, muss immer ein geschlossener Stromkreis vorliegen.
• Kabel dienen als Verlängerungen und ermöglichen einen einfachen Aufbau.
• Mit Schaltern kann der Stromkreis geöffnet und geschlossen werden.
• Sicherungen schützen die Bauteile im Stromkreis vor zu großen Strömen.

• Ist \(u\) die Geschwindigkeit eines Körpers im System S und \(v\) die Geschwindigkeit des Systems S' in Bezug auf S und \(u'\) die Geschwindigkeit des Körpers im System S', dann gilt der Zusammenhang \(u = \frac{{u' + v}}{{1 + \frac{{u' \cdot v}}{{{c^2}}}}}\).

• Für den Gesamtwiderstand \(R_{12}\) zweier parallel geschalteter Widerstände \(R_1\) und \(R_2\) gilt: \(\frac{1}{R_{12}}=\frac{1}{R_1} +\frac{1}{R_2}\)
•  Der Gesamtwiderstands einer Parallelschaltung ist stets kleiner als der kleinste Einzelwiderstand eines Astes.

•Das Experiment zeigt, dass bei vielen elektrischen Leitern die Spannung \(U\), die über dem Leiter abfällt, proportional ist zur Stärke \(I\) des Stroms, der durch den Leiter fließt.

•Diese Proportionalität bezeichnet man als das OHMsche Gesetz und beschreibt sie durch die Gleichung \(U = R \cdot I\).

•Den Proportionalitätsfaktor \(R\) bezeichnet man als elektrischen Widerstand. Seine Maßeinheit ist \(1\,\Omega\) (Ohm).

• Materialien können grob in zwei Kategorien eingeteilt werden: Leiter (z.B. Metalle) und Nichtleiter (z.B. Kunststoffe).
• Ob ein Material Strom gut oder schlecht leitet kannst du mit einer Testschaltung prüfen.
• Je mehr Salz im Wasser gelöst ist, desto besser leitet Wasser Strom.
• Die meisten Gase leiten Strom nicht.

• Die Einheit der elektrische Ladung, Symbol \(Q\), ist das Coulomb, Symbol \(\rm{C}\).
• Ein Elektron besitzt die negative Elementarladung: \(q_{\rm{Elektron}}=-e = -1{,}6 \cdot 10^{-19}\,\rm{C}\).

• Die elektrische Kraft \(\vec F_{\rm{el}}\) auf eine Punktladung \(q\) im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener paralleler Platten (Flächeninhalt \(A\), Ladung \(Q\)) ist senkrecht zu den Plattenoberflächen gerichtet. Der Betrag \(F_{\rm{el}}\) dieser elektrischen Kraft berechnet sich durch \(F_{\rm{el}} = \frac{1}{\varepsilon _0} \cdot \frac{\left| Q \right| \cdot \left|q \right|}{A}\).
• Die elektrische Kraft \(\vec F_{\rm{C}}\) auf eine Punktladung \(q\) im Abstand \(r\) von einer ortsfesten Punktladung \(Q\) (COULOMB-Kraft) liegt auf der Verbindungsgeraden der beiden Ladungen. Der Betrag \(F_{\rm{C}}\) dieser COULOMB-Kraft berechnet sich durch \(F_{\rm{C}} = \frac{1}{4 \cdot \pi  \cdot \varepsilon _0} \cdot \frac{\left|Q\right| \cdot \left|q\right|}{{{r^2}}}\).
• Dabei ist jeweils \(\varepsilon_0 = 8{,}854 \cdot {10^{-12}}\,\frac{\rm{A}\,\rm{s}}{\rm{V}\,\rm{m}}\) die elektrische Feldkonstante. 

• Im Raum um eine Ladung herrscht ein elektrisches Feld. Dieses elektrische Feld überträgt die Kraftwirkung dieser Ladung auf andere Ladungen.
• Die elektrische Feldstärke ist definiert als der Quotient aus der elektrischen Kraft \({\vec F_{\rm{el}}}\) auf eine Probeladung und der Probeladung \(q\): \(\vec E = \frac{{{{\vec F}_{\rm{el}}}}}{q}\).
• Für die elektrische Feldstärke \(\vec E\) im Raum um eine punktförmige Ladung \(Q\) gilt: Der Feldstärkevektor ist für eine positive Ladung radial von der Ladung weg und für eine negative Ladung radial zur Ladung hin orientiert, der Betrag ist umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands \(r\) und hat den Wert \(E = \frac{1}{4 \cdot \pi \cdot \varepsilon_0} \cdot \frac{\left|Q\right|}{r^2}\).
• Die elektrische Feldstärke \(\vec E\) im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten (Flächeninhalt \(A\), Ladung \(Q\)) ist konstant (homogenes elektrisches Feld). Der Feldstärkevektor steht senkrecht zu den Plattenoberflächen, ist von der positiv zur negativ geladenen Platte orientiert und hat den Betrag \(E = \frac{1}{\varepsilon_0} \cdot \frac{\left|Q\right|}{A}\).

• Hat die elektrische Feldstärke \(\vec E\) in einem Raumgebiet immer die gleiche Richtung, die gleiche Orientierung und den gleichen Betrag, so sprechen wir von einem homogenen elektrischen Feld in diesem Raumgebiet.
• Wichtigstes Beispiel für ein homogenes elektrisches Feld ist das Feld im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten.

• Jedem Punkt \(\rm{P}\) eines elektrischen Feldes kann ein Potenzial \(\varphi_{\rm{P}_0} \left( \rm{P} \right)=\frac{{{E_{{\rm{pot}}{\rm{,}}{{\rm{P}}_0}}}\left( {\rm{P}} \right)}}{q}\) zugeordnet werden. Dieses Potenzial ist von der Größe und der Anordnung der felderzeugenden Ladung \(Q\) und der Wahl eines Bezugspunktes \(\rm{P}_0\) abhängig.
• Im COULOMB-Feld wählt man den Bezugspunkt des Potenzials unendlich weit von der felderzeugenden Ladung entfernt. Dann hat das Potenzial im Abstand \(r\) von der felderzeugenden Ladung den Wert \( {\varphi \left( r \right)} = \frac{1}{{4 \cdot \pi \cdot {\varepsilon _0}}} \cdot Q \cdot \frac{1}{r}\).
• Im homogenen elektrischen Feld (z.B. im Zwischenraum zweier entgegengesetzt geladener Platten) wählt man als Bezugspunkt des Potenzials die Oberfläche der negativ geladenen Platte. Dann hat das Potenzial im Abstand \(x\) von der negativ geladenen Platte den Wert \(\varphi \left( x \right) = E \cdot x\) bzw. \(\varphi \left( x \right) = \frac{1}{{{\varepsilon_0}}} \cdot \frac{{\left| Q \right|}}{A} \cdot x\).

• Die Kapazität eines Plattenkondensators (Flächeninhalt der (gleichgroßen) Platten \(A\), Plattenabstand \(d\), Dielektrikum mit relativer Dielektrizitätskonstante \({\varepsilon _r}\)) berechnet sich durch \(C = {\varepsilon _0} \cdot {\varepsilon _r} \cdot \frac{A}{d}\).