Hinweise zur Klausur und Prüfungsvorbereitung Experimentalphysik II
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Hinweise zur mündlichen Prüfung Experimentalphysik Um ein Gefühl dafür zu bekommen, was von Ihnen in der mündlichen Examensprüfung erwartet wird, hat Herr Matzdorf für die Experimentalphysik II eine Zusammenstellung der Themen gemacht, die für die verschiedenen Lehrämter von Bedeutung sind. Für die Experimentalphysik I gibt es eine solche Liste nicht, aber vielleicht hilft Ihnen diese Liste bereits, das Anspruchsniveau grob einzuschätzen. Lehramt-Gymnasium Lehramt Haupt- und Realschulen A. Lösung von Rechenaufgaben zu den Themen A. Lösung von Rechenaufgaben zu den Themen Coulombsches Gesetz: Feldstärke und Potential einer Punktladung, Kraft zwischen zwei Punktladungen und potentielle Energie einer Ladung im Feld einer anderen Ladung. Coulombsches Gesetz: Feldstärke einer Punktladung, Kraft zwischen zwei Punktladungen und potentielle Energie einer Ladung im Feld einer anderen Ladung. Anwendung des Superpositionsprinzips. Kondensatoren: Zusammenhang zwischen Ladung, Kapazität, Spannung und gespeicherter Energie bei Kondensatoren allgemein. Berechnung der Kapazität bei Plattenkondensatoren, Feldstärke im Plattenkondensator. Berechnung der Gesamtkapazität von mehreren parallel und in Reihe geschalteten Kondensatoren. Kondensatoren: Zusammenhang zwischen Ladung, Kapazität, Spannung und gespeicherter Energie bei Kondensatoren allgemein. Berechnung der Kapazität bei Plattenkondensatoren, Feldstärke im Plattenkondensator. Berechnung der Gesamtkapazität von mehreren parallel und in Reihe geschalteten Kondensatoren. Strom: Zusammenhang Strom, Stromdichte, Ladungsdichte und Driftgeschwindigkeit. Ohmsches Gesetz: Zusammenhang Strom, Spannung, Widerstand und Zusammenhang Stromdichte Feldstärke und Leitfähigkeit. Ohmsches Gesetz: Zusammenhang Strom, Spannung, Widerstand Widerstände: Berechnung des Widerstandes eines Drahtes bei vorgegebener Geometrie Widerstände: Berechnung des Widerstandes eines Drahtes bei vorgegebener Geometrie und spezifischem Widerstand. Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen. und spezifischem Widerstand. Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen. Elektrische Leistung beim Stromfluss in ohmschen Widerständen Elektrische Leistung beim Stromfluss in ohmschen Widerständen Magnetfelder: Berechnung der Felder für geraden Draht und lange Spule. Energiedichte Magnetfelder: Berechnung der Felder für geraden Draht und lange Spule. und Gesamtenergie in einem Magnetfeld. Lorentz-Kraft: Berechnung des Kraftvektors auf eine bewegte Ladung im Magnetfeld. Rechnungen zur Kreisbewegung im homogenen Feld. Kraft auf stromdurchflossenen Leiter im homogenen Magnetfeld. Lorentz-Kraft: Berechnung des Kraftvektors auf eine bewegte Ladung im Magnetfeld. Rechnungen zur Kreisbewegung im homogenen Feld. Kraft auf stromdurchflossenen Leiter im homogenen Magnetfeld. Dipole: Dipolmoment, Drehmoment auf einen Dipol im homogenen Feld. Induktion: Berechnung der induzierten Spannung an Spulen und Leiterschleifen bei vorgegebener Zeitabhängigkeit des Magnetfeldes Induktion: Berechnung der induzierten Spannung an Spulen und Leiterschleifen bei vorgegebener Zeitabhängigkeit des Magnetfeldes Induktivität von Zylinderspulen Induktivität von Zylinderspulen Wechselstrom: Berechnung von Effektivwerten Wechselstrom: Berechnung von Effektivwerten Transformator: Berechnung des Spannungsverhältnisses aus den Windungszahlen. Transformator: Berechnung des Spannungsverhältnisses aus den Windungszahlen. Wellen: Zeit- und Ortsabhängigkeit der Auslenkung bei einer Welle für ebene Wellen und Kugelwellen. Phasengeschwindigkeit einer Welle. Wellen in Materie: Zusammenhang Lichtgeschwindigkeit in Materie und Brechungsindex. Wellen in Materie: Zusammenhang Lichtgeschwindigkeit in Materie und Brechungsindex. Brechungsgesetz: Zusammenhang Einfallswinkel, Brechungswinkel, Brechungsindex Brechungsgesetz: Zusammenhang Einfallswinkel, Brechungswinkel, Brechungsindex Linsen: Zusammenhang Gegenstandsweite, Brennweite und Bildweite. Berechnung der Linsen: Zusammenhang Gegenstandsweite, Brennweite und Bildweite. Berechnung der Vergrößerung Vergrößerung Beugung und Interferenz: Berechnung der Winkel unter denen Minima bei der Beugung Beugung und Interferenz: Berechnung der Winkel unter denen Minima bei der Beugung an Einzelspalt, Doppelspalt und Beugungsgitter beobachtet werden. an Einzelspalt, Doppelspalt und Beugungsgitter beobachtet werden. B. Verständnis grundlegender Zusammenhänge und Einordnung in einen übergreifenden Zusammenhang. Interpretation grundlegender Gleichungen. Qualitative Kenntnis verschiedener Effekte B. Verständnis grundlegender Zusammenhänge und Einordnung in einen übergreifenden Zusammenhang. Interpretation grundlegender Gleichungen. Qualitative Kenntnis verschiedener Effekte Grundlegende Eigenschaften geladener Teilchen Grundlegende Eigenschaften geladener Teilchen. Influenz Influenz. Poissongleichung, Gaussscher Satz. Dielektrika und dielektrische Verschiebungsdichte. Mikroskopisches Bild beim Strom, Kontinuitätsgleichung. Effekte im Zusammenhang mit der Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit. Kirchhoffsche Gesetze. Kirchhoffsche Gesetze. Eigenschaften von Strom- und Spannungsmessgeräten. Eigenschaften von Strom- und Spannungsmessgeräten. Erzeugung von Magnetfeldern, Quellenfreiheit und Ampèrsches Gesetz, Stokescher Satz. Erzeugung von Magnetfeldern. Biot-Savertsches Gesetz. Halleffekt. Dia-, Para- und Ferromagnetismus. Dia-, Para- und Ferromagnetismus. Magnetisierung, magnetische Suszeptibilität und relative Permeabilität. Magnetische Suszeptibilität und relative Permeabilität. Induktion, Lenz’sche Regel, Selbstinduktion. Induktion, Lenz’sche Regel, Selbstinduktion. Verschiebungsstrom. Maxwell-Gleichungen. Komplexe Widerstände in Wechselstromkreisen, Blind- und Wirkleistung. Frequenzfilter, qualitatives Verhalten von Amplitude und Phase. Wellen, Reflexion von Wellen, stehende Wellen, Polarisation. Wellen, Reflexion von Wellen, stehende Wellen, Polarisation. Wellengleichung. Abstrahlung elektromagnetischer Wellen vom Dipol. Wellen in Materie, Dispersion. Wellen in Materie, Dispersion. Fresnelsche Formeln, Brewsterwinkel, Totalreflexion. Brewsterwinkel, Totalreflexion. Doppelbrechung, optische Aktivität, Methoden zur Erzeugung von polarisiertem Licht. Doppelbrechung, Methoden zur Erzeugung von polarisiertem Licht. Zeichnen von Strahlengängen für Spiegel, Hohlspiegel, Sammellinse, Zerstreuungslinse. Zeichnen von Strahlengängen für Spiegel, Hohlspiegel, Sammellinse, Zerstreuungslinse. Reelles Bild, virtuelles Bild, Hauptebenen bei dünnen und dicken Linsen. Reelles Bild, virtuelles Bild, Hauptebenen bei dünnen und dicken Linsen. Linsenfehler. Linsenfehler. Prisma. Prisma. Kohärenz, kohärente und inkohärente Überlagerung von Wellen, Interferenz. Kohärenz, kohärente und inkohärente Überlagerung von Wellen, Interferenz. Beugung, Huygensches Prinzip. Beugung, Huygensches Prinzip. Geometrische Veranschaulichung zum Auffinden von Beugungsminima bei Einzelspalt, Geometrische Veranschaulichung zum Auffinden von Beugungsminima bei Einzelspalt, Doppelspalt und Beugungsgitter. Doppelspalt und Beugungsgitter. Beugungsbegrenzung des Auflösungsvermögens. Beugungsbegrenzung des Auflösungsvermögens. Strahlengänge für Lupe, Mikroskop und Fernrohr. Strahlengänge für Lupe, Mikroskop und Fernrohr. Prinzip von Spektrometern. C. Notwendige Fähigkeiten aus der Mathematik und anderen Bereichen C. Notwendige Fähigkeiten aus der Mathematik und anderen Bereichen Umstellen von Gleichungen. Umstellen von Gleichungen. Differenzieren von Polynomen, sin, cos, Exponentialfunktion. Differenzieren von Polynomen, sin, cos, Exponentialfunktion. Kettenregel, Produktregel und Quotientenregel beim Differenzieren. Kettenregel, Produktregel und Quotientenregel beim Differenzieren. Partielle Ableitungen. Integrieren von Polynomen, sin, cos, Exponentialfunktion. Integrieren von Polynomen, sin, cos, Exponentialfunktion. Addition von Vektoren, Skalarprodukt, Kreuzprodukt. Addition von Vektoren, Skalarprodukt, Kreuzprodukt. Flächeninhalte von Kreis, Rechteck und Kugeloberfläche. Flächeninhalte von Kreis, Rechteck und Kugeloberfläche. Volumeninhalte von Quader, Kugel, Zylinder. Volumeninhalte von Quader, Kugel, Zylinder. Gesetze für rechtwinklige Dreiecke, Strahlensätze Gesetze für rechtwinklige Dreiecke, Strahlensätze Rechnen mit Einheiten. Rechnen mit Einheiten. Umrechnung von gebräuchlichen Einheiten in SI-Einheiten. Umrechnung von gebräuchlichen Einheiten in SI-Einheiten. Die o.g. Stichworte verstehen sich ohne Garantie auf Vollständigkeit, sollen aber helfen sich gezielter auf prüfungsrelevante Themen vorzubereiten.
