Elektrisches und magnetisches Feld

Elektrisches und magnetisches Feld
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Elektrostatik
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Das elektrische Feld
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Kondensator
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Magnetische Felder
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Induktion
Elektrostatik
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Elektrostatische Grundbegriffe
Zusammenhang zwischen Ladung und
Stromstärke
Kräfte zwischen geladenen Körpern
Elektrostatische Grundbegriffe
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Läd man zwei Körper elektrisch auf, entsteht
zwischen diesen Körpern eine elektrische Kraft.
Es gibt eine abstoßende Kraft zwischen gleichnamigen Ladungen und eine anziehende Kraft
zwischen unterschiedlichen Ladungen.
=> Es gibt 2 versch. Ladungen
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Influenz: Elektrische Ladungen besitzen eine
Fernladung
Polarisation: Ein nicht geladener Isolator wird
von einem geladenen Körper angezogen
Zusammenhang zwischen Ladung
und Stromstärke
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Experiment: Tischtennisball
Dabei bezeichnet Q die Ladung. Q wird in der
Einheit C(oulomb) gemessen. Dabei gilt:
Zusammenhang zwischen
Stromstärke und Ladung
Aufgabe 1:
Eine Batterie trägt die Aufschrift 1,2V,
2500mAh.
Bestimme die Ladung einer Batterie in C.
Wie lange kann eine Glühbirne mit einem
Widerstand von R=4Ω betrieben werden, wenn
man annimmt, dass sich die Spannung der
Batterie nicht ändert.
Kräfte zwischen zwei geladenen
Körpern
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Experiment (wird nicht funktionieren)
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Man kann deutlich erkennen:
Je größer die Ladung, desto größer ist die Kraft.
Je größer der Abstand, desto kleiner ist die Kraft.
Kraft und der Feldbegriff
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Ein elektrisch geladener Körper wirkt auch auf
große Entfernungen auf einen anderen ein.
Um diese Wirkung auf irgendeinen Körper zu
beschreiben, definiert man eine neue
physikalische Einheit: die elektrische Feldstärke
Die Einheit der Feldstärke ist Newton/Coulomb
Das elektrische Feld
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Darstellung von elektrischen Feldern
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Eigenschaften von elektrischen Feldern
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Elektrische Feldstärke
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Energieumwandlung im el. Feld
Darstellung von elektrischen
Feldern
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Feldlinienbilder
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Eigenschaften von Feldlinien
1. Feldlinien haben einen Anfang (+-Pol) und einen (--Pol).
2. Feldlinien kreuzen sich nie!
3. Feldlinien stehen stets senkrecht auf Leitern.
Das elektrische Feld in einem
Kondensator
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Experiment: Kugel zwischen zwei
Kondensatorplatten.
Das elektrische Feld in einem Kondensator ist homogen.
Es gilt:
Energie in einem elektrischen Feld
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Lässt man in einem el. Feld ein geladenes
Teilchen los, dann beschleunigt es.
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Es "bekommt" also kinetische Energie!
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Die muss aus dem el. Feld kommen.
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Je größer die Ladung, desto schneller das
Teilchen.
U heißt Spannung. Die Einheit der Spannung ist Volt.
Kondensdator
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Kapazität von Kondensatoren
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Dielektrika
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Energie in einem Plattenkondensator
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Anwendungen des Kondensators
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Milikan-Versuch
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Ablenkung eines Elektronenstrahls
Kapazität von Kondensatoren
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Experiment
C heißt Kapazität eines Kondensators.
Die Einheit der Kapazität ist das Farad.
Kapazität von Kondensatoren
Die Kapazität eines Kondensators ist abhängig
von:
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Dem Flächeninhalt der Platten
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Dem Abstand der Platten
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Dem Medium zwischen den Platten.
Kondensatoren
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Eine ausführliche Übungsaufgabe
Dielektrika
Experiment
Erklärung durch ein animiertes Gif.
Übersicht über verschiedene Dielektrika.
Millikan-Versuch
Millikan wollte ein Experiment entwickeln, mit dem
er die Ladung von winzig kleinen Öltröpfchen
messen konnte.
Dazu benutzte er folgenden Versuchsaufbau.
Bild
Ein sehr ausführliches (daher auch etwas
kompliziertes) Applet.
Millikan-Versuch
Kräftebetrachtung
Millikan-Versuch die volle Wahrheit
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Die Masse des Teilchens
lässt sich nicht
bestimmen, aber das
Volumen?
Ohne el. Feld fällt das
Teilchen aufgrund der
Stoke'schen Reibung mit
konstanter Geschwindigkeit!
Die Formel sieht dann
(leider, leider) so aus:
Bildschirmexperiment
Braun'sche Röhre
Übungsaufgabe mit Lösung von LEIFI-Physik
Die Braun'sche Röhre im Real- und
Bildschirmexperiment
Bildschirmexperiment
Kirchhoff'sche Regeln
Maschenregel
Eine ganze Menge Aufgaben (mit Lösung) die in
diesem Bereich anzusiedeln sind.
Parallel- und Reihenschaltung von
Kondensatoren
Parallelschaltung
Parallel- und Reihenschaltung von
Kondensatoren
Reihenschaltung
Beide Fälle gibt es auch
als Animation.
Magnetfelder
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Wiederholung
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Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiter
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Magnetfeld einer (Zylinder-) Spule
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Kraft auf einen Stromdurchflossenen Leiter
Magnetische Felder
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Magnetfelder
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Magnetische Feldstärke
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Lorentz-Kraft
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Halleffekt
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Bestimmung der Elektronenmassen
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Massenspektrograph
Materie im magn. Feld
Lorentzkraft
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Die Lorentzkraft makroskopisch
Bewegung eines Elektron in einem
magnetischen Feld.
Induktion
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Elektromagnetische Induktion
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Magnetischer Fluss
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Lentz'sche Regel
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Selbstinduktion
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Energie in einem magn. Feld
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Kopplung von el. und magn. Feld