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Modellversuch zur Magnetisierung (Animation)
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Die Animation zeigt die Beobachtungen und die Erklärung zum Modellversuch zur Magnetisierung.
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Zum DownloadMagnetfeldmessung in einem HELMHOLTZ-Spulenpaar
Aufgabe (
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Eine zunächst stromlose, rechteckige Leiterschleife ist über eine isolierende Aufhängung an einem empfindlichen Kraftsensor aufgehängt. Solange noch…
Zur Aufgabe
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Übungsaufgaben
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Eine zunächst stromlose, rechteckige Leiterschleife ist über eine isolierende Aufhängung an einem empfindlichen Kraftsensor aufgehängt. Solange noch…
Zur AufgabeElektromagnetische Induktion (Simulation)
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Die Simulation wird zur Verfügung gestellt von: PhET Interactive Simulations University of Colorado…
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Zum DownloadMagnetfeld von langen Zylinderspulen (quantitativ)
Versuche
- Erarbeitung der Formel für die magnetische Flussdichte \(B\) im Innenraum von langen Zylinderspulen
Versuche
- Erarbeitung der Formel für die magnetische Flussdichte \(B\) im Innenraum von langen Zylinderspulen
Magnetischer Fluss und Induktionsgesetz - Induktionsgesetz (Simulation)
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Die Simulation veranschaulicht die Veränderung des magnetischen Flusses \(\Phi\) und damit die Entstehung einer Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\)…
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Die Simulation veranschaulicht die Veränderung des magnetischen Flusses \(\Phi\) und damit die Entstehung einer Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\)…
Zum DownloadPole eines Elektromagneten
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Bestimmen Sie in nebenstehender Skizze die Lage des Nordpols und des Südpols des Elektromagneten. Stellen Sie ihre Überlegung dar.
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Bestimmen Sie in nebenstehender Skizze die Lage des Nordpols und des Südpols des Elektromagneten. Stellen Sie ihre Überlegung dar.
Zur AufgabePositive Ladung im magnetischen Längsfeld (Animation)
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Die Animation zeigt die Bewegung einer positiven Ladung in einem magnetischen Längsfeld.
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Zum DownloadElektromagnetischer Schwingkreis stark gedämpft - Kriechfall (Theorie)
Ausblick
- Im Fall \({\omega_0}^2 < \delta^2\) ist die Schwingung stark gedämpft. Wir sprechen dann vom sogenannten Kriechfall.
- Die Differentialgleichung \((*)\) für die Ladung \(Q(t)\) auf der oberen Platte des Kondensators wird dann gelöst durch die Funktion \(Q(t) = \hat{Q} \cdot \frac{1}{{2 \cdot \lambda }}\left( {\left( {\lambda + \delta } \right) \cdot {e^{\lambda \cdot t}} + \left( {\lambda - \delta } \right) \cdot {e^{ - \lambda \cdot t}}} \right) \cdot {e^{ - \delta \cdot t}}\) mit \(\hat{Q}=Q_0\), \(\lambda = \sqrt {{\delta ^2} - {\omega_0}^2}\), \(\omega_0=\sqrt{\frac{1}{L \cdot C}}\) und \(\delta = \frac{R}{2 \cdot L}\)
Ausblick
- Im Fall \({\omega_0}^2 < \delta^2\) ist die Schwingung stark gedämpft. Wir sprechen dann vom sogenannten Kriechfall.
- Die Differentialgleichung \((*)\) für die Ladung \(Q(t)\) auf der oberen Platte des Kondensators wird dann gelöst durch die Funktion \(Q(t) = \hat{Q} \cdot \frac{1}{{2 \cdot \lambda }}\left( {\left( {\lambda + \delta } \right) \cdot {e^{\lambda \cdot t}} + \left( {\lambda - \delta } \right) \cdot {e^{ - \lambda \cdot t}}} \right) \cdot {e^{ - \delta \cdot t}}\) mit \(\hat{Q}=Q_0\), \(\lambda = \sqrt {{\delta ^2} - {\omega_0}^2}\), \(\omega_0=\sqrt{\frac{1}{L \cdot C}}\) und \(\delta = \frac{R}{2 \cdot L}\)
Rotierende Spule im Erdmagnetfeld (Abitur BY 2015 Ph11 A2-2)
Aufgabe (
Übungsaufgaben
)
Eine rechteckige Spule mit \(N\) Windungen und den Seitelängen \(a\) und \(b\) ist auf eine Rotationsachse montiert, die in senkrechter Position in…
Zur Aufgabe
Aufgabe (
Übungsaufgaben
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Eine rechteckige Spule mit \(N\) Windungen und den Seitelängen \(a\) und \(b\) ist auf eine Rotationsachse montiert, die in senkrechter Position in…
Zur AufgabeLORENTZ-Kraft
Grundwissen
- Bewegen sich Ladungsträger senkrecht oder schräg zu einem Magnetfeld, so wirkt eine Lorentzkraft auf die Ladungsträger.
- Die Kraftrichtung kann mit der Drei-Finger-Regel bestimmt werden.
- Die Lorentzkraft wirkt auch auf freie Ladungsträger.
Grundwissen
- Bewegen sich Ladungsträger senkrecht oder schräg zu einem Magnetfeld, so wirkt eine Lorentzkraft auf die Ladungsträger.
- Die Kraftrichtung kann mit der Drei-Finger-Regel bestimmt werden.
- Die Lorentzkraft wirkt auch auf freie Ladungsträger.
Ausblick
Ladungen
Grundwissen
- Ladungen sind fundamentale und unveränderliche Eigenschaften eines Teilchens, sie können nur bestimmte Werte annehmen (sind gequantelt), bleiben erhalten und bestimmen, ob ein Teilchen einer bestimmten Wechselwirkung unterliegt.
- Es gibt sechs verschiedene Farbladungen: rot, grün, blau, anti-rot, anti-grün und anti-blau und die Einordnung der Elementarteilchen geschieht in einem zweidimensionalen Farbgitter.
- Die schwache Ladung hat das Formelzeichen \(I\) und kann ganzzahlige Vielfache von \(\frac{1}{2}\) als Werte annehmen und in Vielteilchensystemen addieren sich die Ladungen der Elementarteilchen zahlenmäßig..
- Die Größe "elektrische Ladung" hat ganzzahlige Vielfache von \(\frac{1}{3}\) als Werte und in Vielteilchensystemen addieren sich die Ladungen der Elementarteilchen zahlenmäßig.
Grundwissen
- Ladungen sind fundamentale und unveränderliche Eigenschaften eines Teilchens, sie können nur bestimmte Werte annehmen (sind gequantelt), bleiben erhalten und bestimmen, ob ein Teilchen einer bestimmten Wechselwirkung unterliegt.
- Es gibt sechs verschiedene Farbladungen: rot, grün, blau, anti-rot, anti-grün und anti-blau und die Einordnung der Elementarteilchen geschieht in einem zweidimensionalen Farbgitter.
- Die schwache Ladung hat das Formelzeichen \(I\) und kann ganzzahlige Vielfache von \(\frac{1}{2}\) als Werte annehmen und in Vielteilchensystemen addieren sich die Ladungen der Elementarteilchen zahlenmäßig..
- Die Größe "elektrische Ladung" hat ganzzahlige Vielfache von \(\frac{1}{3}\) als Werte und in Vielteilchensystemen addieren sich die Ladungen der Elementarteilchen zahlenmäßig.
Generator- und Motorprinzip
Grundwissen
- Die Funktionsweise von Generatoren und Elektromotoren sind physikalisch eng verbunden
- Zentral ist bei beiden die Lorentzkraft auf bewegte Ladungen im Magnetfeld
Grundwissen
- Die Funktionsweise von Generatoren und Elektromotoren sind physikalisch eng verbunden
- Zentral ist bei beiden die Lorentzkraft auf bewegte Ladungen im Magnetfeld
Versuche
Geschichte
Strom aus der Dose
Versuche
- Bau einer "Dosenbatterie" zum Betrieb eines Motors
- Demonstration des Funktionsprinzips einer galvanischen Zelle
- Messung von Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom
Versuche
- Bau einer "Dosenbatterie" zum Betrieb eines Motors
- Demonstration des Funktionsprinzips einer galvanischen Zelle
- Messung von Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom
Bestimmung der LORENTZ-Kraft
Grundwissen
- Herrscht an einem Punkt ein magnetisches Feld \(\vec B\) mit bekannter Richtung, Orientierung und Flussdichte \(B\), und bewegt sich an diesem Punkt ein Teilchen mit der Ladung \(q\) und der Geschwindigkeit \(\vec v\), dann kannst du die Richtung, die Orientierung und den Betrag der LORENTZ-Kraft \(\vec F_{\rm{L}}\) auf dieses Teilchen bestimmen.
- Die Richtung und die Orientierung der LORENTZ-Kraft \(\vec F_{\rm{L}}\) auf das Teilchen bestimmst du mit Hilfe der Drei-Finger-Regel der rechten Hand (Daumen in Bewegungsrichtung eines positiv geladenen Teilchens, Zeigefinger in Magnetfeldrichtung → Mittelfinger in Kraftrichtung).
- Den Betrag \(F_{\rm{L}}\) der LORENTZ-Kraft auf das Teilchen berechnest du mit der Formel \({F_{{\rm{L}}}} = q \cdot v \cdot B \cdot \sin \left( \varphi \right)\), wobei \(\varphi\) die Weite des Winkels zwischen \(\vec B\) und \(\vec v\) ist.
Grundwissen
- Herrscht an einem Punkt ein magnetisches Feld \(\vec B\) mit bekannter Richtung, Orientierung und Flussdichte \(B\), und bewegt sich an diesem Punkt ein Teilchen mit der Ladung \(q\) und der Geschwindigkeit \(\vec v\), dann kannst du die Richtung, die Orientierung und den Betrag der LORENTZ-Kraft \(\vec F_{\rm{L}}\) auf dieses Teilchen bestimmen.
- Die Richtung und die Orientierung der LORENTZ-Kraft \(\vec F_{\rm{L}}\) auf das Teilchen bestimmst du mit Hilfe der Drei-Finger-Regel der rechten Hand (Daumen in Bewegungsrichtung eines positiv geladenen Teilchens, Zeigefinger in Magnetfeldrichtung → Mittelfinger in Kraftrichtung).
- Den Betrag \(F_{\rm{L}}\) der LORENTZ-Kraft auf das Teilchen berechnest du mit der Formel \({F_{{\rm{L}}}} = q \cdot v \cdot B \cdot \sin \left( \varphi \right)\), wobei \(\varphi\) die Weite des Winkels zwischen \(\vec B\) und \(\vec v\) ist.
Alphazerfall und Alphastrahlung
Grundwissen
- Bei Alphastrahlung handelt es sich um eine Teilchenstrahlung aus Heliumatomkernen (zwei Protonen und zwei Neutronen).
- Alphastrahlung hat eine geringe Reichweite und kann leicht abgeschirmt werden.
- Alphastrahlung besitzt ein hohes Ionisierungsvermögen (ionisiert viele Teilchen in kleinem Raum).
Grundwissen
- Bei Alphastrahlung handelt es sich um eine Teilchenstrahlung aus Heliumatomkernen (zwei Protonen und zwei Neutronen).
- Alphastrahlung hat eine geringe Reichweite und kann leicht abgeschirmt werden.
- Alphastrahlung besitzt ein hohes Ionisierungsvermögen (ionisiert viele Teilchen in kleinem Raum).
Beta-Minus-Zerfall und Beta-Minus-Strahlung
Grundwissen
- Bei Beta-Minus-Strahlung handelt es sich um eine Teilchenstrahlung aus Elektronen.
- Bei einem Beta-Minus-Zerfall wandelt sich im Atomkern ein Neutron in ein Proton und ein Elektron (und ein Elektron-Antineutrino) um.
- Beta-Minus-Strahlung kann durch dünne Metallplatten gut abgeschirmt werden.
Grundwissen
- Bei Beta-Minus-Strahlung handelt es sich um eine Teilchenstrahlung aus Elektronen.
- Bei einem Beta-Minus-Zerfall wandelt sich im Atomkern ein Neutron in ein Proton und ein Elektron (und ein Elektron-Antineutrino) um.
- Beta-Minus-Strahlung kann durch dünne Metallplatten gut abgeschirmt werden.
Ausblick
Schwingkreis mit Messwerterfassung
Versuche
- Untersuchung von Spannungs- und Stromverlauf beim Schwingkreis
- Untersuchung des Einflusses der Kondensatorkapazität auf die Schwingungsfrequenz
Versuche
- Untersuchung von Spannungs- und Stromverlauf beim Schwingkreis
- Untersuchung des Einflusses der Kondensatorkapazität auf die Schwingungsfrequenz
Elementarteilchen
Grundwissen
- Die Elementarteilchen der Materie können gut in 3 Spalten, als Generationen bezeichnet, und 3 Zeilen eingeteilt werden.
- Teilchen der 1. Generation sich up- und down-Quark, Elektron und Elektron-Neutrino und somit die Teilchen, die mit denen man normal in Berührung kommt. Die Teilchen der 2. und 3. Generation treten nur unter extremen Bedingungen auf.
- Die elektrisch neutralen Leptonen in der ersten Reihe unterliegen nur der schwachen Wechselwirkung, geladene Leptonen in der zweiten Reihe auch der elektromagnetischen Wechselwirkung und Quarks in der dritten Reihe auch der starken Wechselwirkung.
Grundwissen
- Die Elementarteilchen der Materie können gut in 3 Spalten, als Generationen bezeichnet, und 3 Zeilen eingeteilt werden.
- Teilchen der 1. Generation sich up- und down-Quark, Elektron und Elektron-Neutrino und somit die Teilchen, die mit denen man normal in Berührung kommt. Die Teilchen der 2. und 3. Generation treten nur unter extremen Bedingungen auf.
- Die elektrisch neutralen Leptonen in der ersten Reihe unterliegen nur der schwachen Wechselwirkung, geladene Leptonen in der zweiten Reihe auch der elektromagnetischen Wechselwirkung und Quarks in der dritten Reihe auch der starken Wechselwirkung.