η π6
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Millikan-Experiment + U - - V stark vereinfachte Betrachtung: d Gewichtskraft FG = m ⋅ g und elektr. Feldkraft FFeld FG FFeld = Q ⋅ E im Gleichgewicht Genauere Betrachtung: Abwärtsbewegung eines Öltröpfchens im Gravitationsfeld und Aufwärtsbewegung bei zusätzlichem elektrischem Feld Neben den beiden Kräften Gewichtskraft Elektrische Feldkraft FG = m ⋅ g FFeld = Q ⋅ E sind der Auftrieb in Luft und die Reibung bei der Bewegung durch die Luft zu beachten: Auftriebskraft Reibungskraft 4 FA = ρ L ⋅ πr 3 ⋅ g 3 FR = 6π ⋅ r ⋅ ηL ⋅ v Nach einer mehrschrittigen Umformung folgt: 2η L ⋅ d 2 1 ⋅ (v1 + v 2 ) ⋅ v1 ⋅ Q = 9π ⋅ U ( ρ Öl − ρ L ) ⋅ g 3 Spezifische Ladung des Elektrons Beschleunigung im elektrischen Feld: e ⋅ U = Ablenkung im Magnetfeld: 1 2 me ⋅ v 2 Lorentzkraft FL = e ⋅ v ⋅ B als FL = FR me ⋅ v 2 Radialkraft FR = r e 2U = 2 2 m B ⋅r Resonanzkurve eines Reihenschwingkreises U = I ⋅ R 2 + (ωL − Resonanz bei ω0 = 1 2 ) ωC ω = ω0 G f L 1 L = ω mit 0 ω 0C C 1 T = 2π ⋅ L ⋅ C L ⋅ C und R Z = R 2 + (ωL − 1 2 ) ωC Z min = R Schlußfolgerungen: 1) Phasenverschiebung ϕ wird im Resonanzfall gleich Null: tan ϕ = iî ωL − j iîmax 1 ωC R j =p 2 j =0 w=w0 w j= p 2 2) Stromresonanz für konstante Spannung U: Aus I = U folgt für Zmin dann Imax. Z 3) Spannungsüberhöhung an den Bauelementen: Bei Imax.werden auch U L = I ⋅ ωL und U C = I ⋅ 1 maximal. ωC Leitungsvorgänge Hall-Effekt UH = I ⋅B n⋅e⋅d BZ a IX d UH V z y x Supraleitung a) Historische Betrachtungen R/W a um 1905 bekannter Bereich b 10 20 30 40 T/K R/W Hg 0,125 0,10 0,075 0,05 0,025 10 W -5 0 4,00 4,10 4,20 4,30 4,40 T/K 1911 Entdeckung der Supraleitung des Quecksilbers durch H. Kamerling-Onnes Nobelpreis 1913 Experimenteller Nachweis der Supraleitung Hochtemperatursupraleiter: HgBa2Cu3O8 Tc=133 K • Verschwinden des elektrischen Widerstandes + - I=konst. Supraleiter °C V Aus R = U folgt für I = konst . Æ U ~ R . I Magnetisches Verhalten Supraleiter als idealer Diamagnet. Ein Magnet schwebt über einem supraleitenden Substrat.
