Theorie Physik Examen 5. Klasse

Theorie Physik Examen 5. Klasse
Elektrizitätslehre I:
elektrischer Stromkreis:
elektrische Stromstärke ( ):
DC = Gleichstrom
AC = Wechselstrom
= Stromquelle
= Glühlampe
V = Voltmeter (parallel geschaltet)
A = Amperemeter (seriell geschaltet)
18 Ω = Widerstand (mit 18 Ω)
Es gibt Leiter und Isolatoren. Der Stromkreis muss
geschlossen sein damit Strom fliessen kann!
= 1 A (Ampere) (Ladung pro Sekunde, welche fliesst)
Wirkungen von Strom:
1. Wärmewirkung: Glühlampe, Bügeleisen, Backofen
2. Magnetische Wirkung: Elektromotor, Relais
Relais:
ein Schalter der von einem Elektromagneten betätigt wird
Bimetallschalter:
unterbricht bei Wärme durch Krümmung den Stromkreis
elektrische Spannung (U): [U] = 1 V (Volt) (Leistung pro Einheit der Stromstärke)
Leistung (P) & Arbeit (W): P = U
[P] = 1 A 1 V = 1 W (Watt)
W=P t
[W] = 1 W 1 s = 1 A 1 V 1 s = 1 J (Jule)
Kilowattstunde:
1 kWh = 1000 W 3600s = 3.6 106 J
Serieschaltung:
U = U1 + U2
Parallelschaltung:
elektrischer Widerstand (R):
=
=
+
R =
[R] = 1 = 1 Ω (Ohm)
spezifischer Widerstand eines Materials = ρ
R=ρ
Serielle Widerstände:
=
[ρ] = 1 Ωm
l = Länge A = Querschnittfläche
Rtot = R1 + R2 + … + Rn
Gesamtwiderstand > grösster Einzelwiderstand
=
Parallele Widerstände:
=
Gesamtwiderstand < kleinster Einzelwiderstand
Für zwei Widerstände:
R=
Bei gleichen Widerständen:
Rtot = n R (seriell)
Rtot =
U = R1
Wärmelehre I :
Temperatur ( ):
Längenausdehnung:
Flächenausdehnung:
Volumenänderung:
Konstanten und :
Temperatur (T):
= R2
Celsiusskala: Gefrier- und Siedepunkt von Wasser als
0 und 100 definiert
[
1° C
Grundsatz: Ausdehnung bei Temperaturerhöhung
=
( ) = + = (1 +
)
=
( )= +
= (1 +
)
=
( )= +
= (1 +
)
bei Flüssigkeiten nur Volumenänderung: 3 ->
In Formelsammlung nach Material gegeben
Absolute Temperatur: Gleiche Einheiten wie
Celsiusskala jedoch Nullpunkt bei -273°C
T = ( +273°C)
Ausdehnung von Gasen:
[T] = 1 K (Kelvin)
Zustandsgleichung: p V = konstant, = konstant, = konstant
=>
= konstant
=
Normbedingungen (n):
=
Vn, mol = 22.4
Elektrizitätslehre II:
Elektrostatik:
Gesetz von Coulomb:
R (parallel)
=n R
=
=…
p = 1013 mbar, T = 273 K
R = Gaskonstante
n = Anzahl Mol
Nukleonenzahl A = Z + Anzahl Neutronen N
Element
Anzahl Protonen Z = Ordnungszahl
mp mn = 1.67 10-27 kg me = 9.1 10-31 kg
mp (mn, me) = Masse Proton (Neutron, Elektron)
qe = -e
qp = +e
e = 1.6 10-19 C
1 A 1 s = 1 As = 1 C (Coulomb) e = Elementarladung
Fc =
=
Q = Ladung
r = Radius
= Dielektrizitätszahl
= elektrische Feldkonstante
Fc = Die Kraft zwischen 2 punktförmigen Ladungen
Feldstärke (E):
E=
[E] = 1
Kapazität (C):
Q = C U =>
Plattenkondensator:
C=
A = Fläche
d = Distanz
Serieschaltung:
Q1 = Q2
U = U1 + U2
=>
=
Parallelschaltung:
Elektronenröhre:
=
=1
C=
+
[C] =
=
= 1 F (Farad)
C= =
+
C = C1 + C2
Glühkathode
evakuiertes Glasgefäss
E
Heizspannung
+
F
Anode
-
Anodenstrom
Anodenspannung UA
Beschleunigungsspannung UB
Grundprinzip Elektronenröhre
Beschleunigung:
Energie eines Elektrons:
ve =
Energieeinheit:
W = qe U = ½ me ve2
ve = Geschwindigkeit Elektron
1 eV = 1 e 1 V = 1.6 10-19 J eV = Elektronenvolt
1 eV ist gleich die Energie, eines Teilchens mit
Elementarladung, welches mit einem Volt beschleunigt wird.
Kathodenoszylograph:
Venelt-Zylinder
Anode mit Loch
Frequenz:
E=h f
h = Planksche Konstante
Wellenlänge:
c=
=>
f
= Wellenlänge
Wärmelehre II:
1. Hauptsatz der Wärmelehre:
=
f = Frequenz
c = Lichtgeschwindigkeit
(sichtbares Licht: 400-800 nm)
=c∙m∙
Die Änderung der inneren Energie ist gleich der am Körper
verrichteten Arbeit und der dem Körper zugeführten
Wärmenergie.
= Wärmeenergie
Zustandsänderungen:
1. Hauptsatz für Gase:
Beim Übergang vom festen in den flüssigen Zustand
und vom flüssigen in den gasförmigen Zustand wird
zusätzliche Energie benötigt. Diese Energie ist relativ
gross -> Eignung als Energiespeicher.
Qfest-flüssig = Ls ∙ m
Qflüssig-gasförmig = Lv ∙ m
Ls = spezifische Schmelzwärme
Lv = spezifische Verdampfungswärme
Beim umgekehrten Prozess wird die angegebene
Energie abgegeben.
cp = spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck
cV = spezifische Wärmekapazität bei konstantem Volumen
C = M ∙ c = Energiemenge pro Mol und Kelvin
Cp = R ( R, R,…)
CV = R ( R, R,…)
= Adiabatenkoeffizient
Cp- CV = R
M = molare Masse
isochor( = konstant)
isobar(
= konstant)
isotherm( p ∙ V = konstant)
adiabatisch (p ∙
Wärmekraftmaschine:
= konstant,
Th
Wh
WMech
Wt
Tt
Wärmepumpe:
WMech
Wt
Tt
Wichtig: Temperatur in Kelvin
Anwendungen:
Dampfmaschine,
Verbrennungsmotor,
Stirlingmotor
= Güteziffer
Th
Wh
Stand 12.06.2010
= konstant)
Wichtig: Temperatur in Kelvin
Anwendungen:
Wärmepumpe,
Kühlschrank