Lösung - LEIFI Physik

1. Schulaufgabe aus der Physik - Nachschrift - Lösung
Januar 2008 - zur Verfügung gestellt von Ellen May, Ansbach
1. Aufgabe: Magnetfelder
a)
b)
2. Aufgabe: Elektroskop
a) Bringt man Ladung auf den Kopf des
Elektroskops, so verteilt sich diese Ladung
auch auf den festen metallischen Leiter (1)
und den damit leitend verbundenen
beweglichen Metallzeiger (2).
Da (1) und (2) gleichnamig geladen sind,
stoßen sie sich gegenseitig ab, es kommt
zum Zeigerausschlag.
Darüber hinaus influenziert (1) und (2) auf
dem Elektroskopgehäuse (äußerer Ring) die
entgegengesetzte Ladung, was zu einer
geringfügigen Vergrößerung des
Ausschlags führt.
b) Gleich, ob man auf den Elektroskopkopf positive oder negative Ladung aufbringt, die verteilt sich auf
(1) und (2). In beiden Fällen sind (1) und (2) gleichnamig geladen, also kommt es zur Abstoßung, die
umso stärker ist, je größer die aufgebrachte Ladungsmenge ist.
c) Das Elektroskop sei bereits aufgeladen, das Vorzeichen der Ladung sei nicht bekannt.
Geht der Ausschlag bei Annäherung (nicht Berührung) einer negativ geladenen Kugel an den
Elektroskopkopf zurück, so liegt eine positiv geladenes Elektroskop vor: Die negativ geladene Kugel
zieht die positive Ladung des Elektroskops in den Kopf des Elektoskops, das Zeigersystem ist nicht
mehr so stark aufgeladen, der Ausschlag geht zurück.
Wird der Ausschlag bei Annäherung (nicht Berührung) der negativ geladenen Kugel größer, so ist das
Elektroskop negativ aufgeladen: Die negativ geladene Kugel stößt die negative Ladung des
Elektroskopkopfs ab und drängt diese nach unten in das Zeigersystem. Dadurch wird der Ausschlag
größer.
Analoge Überlegungen bei Annäherung einer positiv geladenen Kugel.
3. Aufgabe: Drei-Finger-Regel
4. Aufgabe: Transformator
a)
b)
5. Aufgabe: Lückentext
a) In einem elektrischen Feld erfahren positive Probeladungen eine Kraftwirkung in Richtung der
Feldlinien. Auf negative Ladungen wirkt die Kraft in die entgegengesetzte Richtung.
b) In einem magnetischen Feld richten sich Magnetnadeln entlang der Feldlinien aus.
c) Mit einem Transformator lassen sich Wechselspannungen vergrößern oder verkleinern. Das
Verhältnis der Primärspannung zur Sekundärspannung ist gleich dem Verhältnis der
entsprechenden Windungszahlen.
6. Aufgabe: Induktionsgesetz
a)
• Ändert sich das Magnetfeld in einer Leiterschleife, dann entsteht zwischen den Enden der
Schleife eine Induktionsspannung.
• Liegt ein geschlossener Stromkreis vor, dann fließt (ohne weitere Elektrizitätsquelle) ein
Induktionsstrom.
• Die Induktionsspannung ist umso größer, je stärker die Magnetfeldänderung ist oder je größer
die Relativgeschwindigkeit zwischen Leiter und Magnetfeld ist.
• Bei einer Spule erhöht sich die Induktionsspannung mit der Windungszahl.
b) Man bewegt einen Stabmagnet auf eine Spule zu bzw. von ihr weg. Dabei sollen die Achse des
Magneten und die Symmetrieachse der Spule zusammenfallen, um ein möglichst optimales Ergebnis
zu erreichen.
Man verändert das Magnetfeld in der ruhenden Feldspule (z.B. durch Ein- und Ausschalten des
Stroms). Daraufhin wird in der Induktionsspule eine Spannung induziert. Auch hier fällt das Ergebnis
optimal aus, wenn die Achsen von Induktions- und Feldspule zusammenfallen.