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Elektronen in elektrischen und magnetischen Feldern (Abitur BY 2017 Ph11 A1-1)
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Mit dem skizzierten Versuchsaufbau können Elektronenbahnen in elektrischen und magnetischen Feldern untersucht…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Mit dem skizzierten Versuchsaufbau können Elektronenbahnen in elektrischen und magnetischen Feldern untersucht…
Zur AufgabeEigenschaften von Permanentmagneten - Kraftwirkung zwischen Polen (Animation)
Die Animation zeigt die Kraftwirkung zwischen den Polen von Magneten.
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Zum DownloadKompassnadel vor Magnet - Aufgabe b) (Animation)
Die Animation zeigt die Bewegung einer Kompassnadel vor einer Spule, die an eine elektrische Quelle angeschlossen wird.
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Zum DownloadModellversuch zur Magnetisierung (Animation)
Die Animation zeigt die Beobachtungen und die Erklärung zum Modellversuch zur Magnetisierung.
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Zum DownloadLORENTZ-Kraft
- 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.
- 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.
Generator- und Motorprinzip
- Die Funktionsweise von Generatoren und Elektromotoren sind physikalisch eng verbunden
- Zentral ist bei beiden die Lorentzkraft auf bewegte Ladungen im Magnetfeld
- Die Funktionsweise von Generatoren und Elektromotoren sind physikalisch eng verbunden
- Zentral ist bei beiden die Lorentzkraft auf bewegte Ladungen im Magnetfeld
Strom aus der Dose
- Bau einer "Dosenbatterie" zum Betrieb eines Motors
- Demonstration des Funktionsprinzips einer galvanischen Zelle
- Messung von Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom
- Bau einer "Dosenbatterie" zum Betrieb eines Motors
- Demonstration des Funktionsprinzips einer galvanischen Zelle
- Messung von Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom
Bestimmung der LORENTZ-Kraft
- 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.
- 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.
Video 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.
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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 eines Magnetit-Steins
Dieses Video zeigt einen Brocken Magnetit, ein von Natur aus ferromagnetisches Gestein, und dessen Wirkung auf einen Kompass. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zum externen WeblinkVideo eines bewegten Leiters im Magnetfeld
Dieses Video zeigt den Ausschlag eines Voltmeters, wenn ein angeschlossener Leiter in dem Magnetfeld eines Hufeisenmagnets bewegt wird. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zum externen WeblinkVideo zur Horizontalintensität des Erdmagnetfeldes
Dieses Video zeigt einen Versuchsaufbau zur Bestimmung der Horizontalintensität des Erdmagnetfeldes mithilfe einer stromdurchflossenen Spule und eines Kompasses. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo verschiedener Dauermagneten
Dieses Video zeigt einige Dauermagneten in verschiedenen Formen. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zum externen WeblinkVideo eines elektrischen Lastmagnets
Dieses Video zeigt die Funktionsweise eines belastbaren Elektromagneten. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zum externen WeblinkVideo zur Erzeugung eines Induktionsstroms mit einem Dauermagneten
Dieses Video zeigt ein Experiment, in dem mit einer Spule und einem Dauermagneten ein Induktionsstrom erzeugt und gemessen wird. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zum externen WeblinkElektromagnetischer Schwingkreis stark gedämpft - Kriechfall (Theorie)
- 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 \(\delta = \frac{R}{2 \cdot L}\)
- 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 \(\delta = \frac{R}{2 \cdot L}\)
Magnetische Flussdichte in der Umgebung von geraden Leitern - Formelumstellung
Um Aufgaben rund um die Berechnung der magnetischen Flussdichte in der Umgebung von geraden Leitern zu lösen musst du häufig die Gleichung nach einer…
Zur AufgabeUm Aufgaben rund um die Berechnung der magnetischen Flussdichte in der Umgebung von geraden Leitern zu lösen musst du häufig die Gleichung nach einer…
Zur AufgabeDrehmoment auf Spule im homogenen Magnetfeld
Durch eine rechteckige, auf einen Rahmen aufgewickelte Spule (\(b= 6{,}0\,\rm{cm}\), \(a = 8{,}0\,\rm{cm}\)) mit \(100\) Windungen fließt…
Zur AufgabeDurch eine rechteckige, auf einen Rahmen aufgewickelte Spule (\(b= 6{,}0\,\rm{cm}\), \(a = 8{,}0\,\rm{cm}\)) mit \(100\) Windungen fließt…
Zur AufgabeElektromagnetischer Schwingkreis ungedämpft - Graphen (Animation)
Die Animation zeigt die Graphen von Ladung auf der "oberen" Kondensatorplatte, Stromstärke, Spannung über dem Kondensator, Spannung über der Spule,…
Zum DownloadDie Animation zeigt die Graphen von Ladung auf der "oberen" Kondensatorplatte, Stromstärke, Spannung über dem Kondensator, Spannung über der Spule,…
Zum DownloadPermanentmagnetismus im Alltag
a)Welchen Vorteil können magnetisierte Schraubenzieher besitzen? Bild von…
Zur Aufgabea)Welchen Vorteil können magnetisierte Schraubenzieher besitzen? Bild von…
Zur AufgabeMagnetfeld und Feldlinien (Animation)
Die Animation zeigt die Festlegung des Verlaufs und der Orientierung der magnetischen Feldlinien am Beispiel eines Stabmagneten.
Zum DownloadDie Animation zeigt die Festlegung des Verlaufs und der Orientierung der magnetischen Feldlinien am Beispiel eines Stabmagneten.
Zum DownloadMagnetische Flussdichte im Innenraum von luftgefüllten Zylinderspulen - Formelumstellung
Um Aufgaben rund um die Berechnung der magnetischen Flussdichte im Innenraum von luftgefüllten Zylinderspulen zu lösen musst du häufig die Gleichung…
Zur AufgabeUm Aufgaben rund um die Berechnung der magnetischen Flussdichte im Innenraum von luftgefüllten Zylinderspulen zu lösen musst du häufig die Gleichung…
Zur AufgabeRotierender Magnet
Eine auf einem u-förmigen Eisenkern aufgewickelte Spule ist an einen empfindlichen Spannungsmesser angeschlossen. Über dem Eisenkern ist ein…
Zur AufgabeEine auf einem u-förmigen Eisenkern aufgewickelte Spule ist an einen empfindlichen Spannungsmesser angeschlossen. Über dem Eisenkern ist ein…
Zur AufgabeInduktion durch Magnetfeldänderung
a)Bei einem Versuch zur Induktion durch Änderung der magnetischen Flussdichte hat der Strom durch die Feldspule den im rechten Bild dargestellten…
Zur Aufgabea)Bei einem Versuch zur Induktion durch Änderung der magnetischen Flussdichte hat der Strom durch die Feldspule den im rechten Bild dargestellten…
Zur Aufgabe