Atomaufbau / Ladung

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Atomaufbau / Ladung
Definition Ladung:
Es gibt negative und positive Ladungen.
Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab.
Träger der negativen Ladung sind die
Elektronen (Atomhülle). Träger der Positiven Ladung sind die Protonen
(Atomkern).
In Metallen sind die Elektronen frei beweglich. In Isolatoren dagegen sind alle
Elektronen fest an die Atome gebunden.
22.11..2016
Elektroskop
22.11.2016
Ladungen können mit dem Elektroskop sichtbar gemacht werden.
Zeichne eine Ladungsverteilung für den dargestellten Influenzfall.
Begriffe: Elementarladung, Einheit: Coulomb
Hallwachs-Experiment
Bestrahlung einer geladenen Zinkplatte mit dem
Licht einer Quecksilberdampflampe
 Skizziere das Experiment
 Notiere und
 Interpretiere die Beobachtungen
22.11.2016
Photoeffekt
22.11.2016
Bestrahlt man eine (negativ) geladene Metallplatte mit Licht so können Elektronen austreten. Hierzu ist UV-Licht nötig.
Photoeffekt-Zusammenhänge
22.11.2016
Lies S. 360/361 im Metzler Physik (alt) Versuche 9/2 und 9/3 und verfasse
mit Hilfe der folgenden Begriffe einen eigenen Text
Cäsium
Frequenz des
Lichts
Zink
maximale
kinetische
Energie
Tageslicht
Elektronen
herauslösen
Gegenspannung
W =q⋅U
abbremst
Spannung,
so gepolt
Mindest-Frequenz
elektrisches
Feld
Photoeffekt – Vertiefende Aufg.
29.11.2016
Bestimme das Ergebnis der Messung:
Bei der Bestrahlung von Cäsium mit Licht der Frequenz 6,88 ⋅ 1014 Hz haben
die austretenden Elektronen eine maximale kinetische Energie von … (siehe
Messwerte im Metzler S. 361)
Fertige eine Skizze des Versuchs an, in der das Licht als Welle, das Elektron
als kleiner Kreis mit Minus und die Gegenspannung als Polung der beiden
Elektroden (+/-) kenntlich gemacht werden. Die Bewegungsrichtung des
(oder eines) Elektrons soll als Pfeil eingezeichnet werden.
Photoeffekt messen
Wir messen den Photoeffekt:
• Tabelle der Messwerte (welche
Größen müssen gemessen werden – welche berechnet)
• Graphische Darstellung der Ergebnisse (was muss wie aufgetragen werden)
• Auswertung / Interpretation der
Ergebnisse
29.11.2016
Photoeffekt-Messwerte
Messwerte aus den Geräteunterlagen von Leybold
29.11.2016
Das Planck‘sche Wirkungsquantum
29.11.2016
Man stellt fest, dass die Steigung der Geraden nicht vom Material abhängig ist. Was bedeutet dies?
Man stellt fest, dass die notwendige Gegenspannung nicht
von der Nähe oder Helligkeit der Lampe abhängig ist (es verändert sich lediglich die gemessene Stromstärke)
Energie in Portionen - Lichtquantenhypothese
Der Quantensprung – groß oder klein?
diskontinuierliche Veränderung!
Elektron ↔ Photon
13.122016
Licht ist eine Welle aber agiert auch als Teilchen (Stößt auf
Elektronen)
Mit E=mc² und E=h·f könnte man rechnerisch eine Masse
oder einen Impuls des Lichts (!) bestimmen.
Man spricht von der Welle-Teilchen-Dualität
Wie ist das bei Elektronen: Film Dr. Quantum DoubleSlitExp.
Es ist sinnvoll die Beschaffenheit von Elektronen genauer zu
Untersuchen
Felder
13.12.2016
Wirkungen im Raum über Entfernungen hinweg werden häufig
durch Felder beschrieben.
• Welche Felder sind bekannt?
• Bedeutung der Pfeile?
• Wie kann man sie messen?
• Kann man die Idee auch auf
die Wirkung von elektrischen
Ladungen übertragen?
Felder zeichnen
13.12.2016
Aufgabe: Zeichne ein Gravitationsfeld mit Vektorpfeilen, achte
auf die Länge. Zeichne
a) das Feld z.B. im Klassenraum
b) das Feld im Weltraum um die Erde herum
Das elektrische Feld
13.12.2016
• Felder werden mit Vektoren gezeichnet
• Können auch durch Feldlinien beschrieben werden als Weg einer positiven Ladung im elektr. Feld
• Beschreibung durch eine Gleichung –
Coulombsches Kraftgesetz
• Feldlinien verlaufen von positiven zu negativen Ladungen
• Feldlinien auf Metalloberflächen stehen ____________
• Idee der Probeladung – Kraft auf die Probeladung
Feld im Kondensator
13.12.2016
• homogenes Feld:
überall gleich stark und gleich gerichtet
Aufgaben HowTo
13.12.2016
• Bei Einheiten gibt es folgende Abkürzungen: (siehe Tabelle)
• Bitte mit Zehnerpotenzen rechnen
Beispiel:
7 kN 7 10³ N
12 N
= ⋅ −9⋅ =3,5⋅10
2 nC 2 10 C
C
m
μ
n
p
f
k
M
G
milli
mikro
nano
pico
femto
kilo
mega
giga
−3
10
−6
10
−9
10
−12
10
−15
10
10
3
10
6
• egeben, Gesucht notieren – das er9
10
leichtert oft den Start
• Bei Texten platz lassen (Rand und zwischen den Zeilen) für
Kommentare und Ergänzungen
• Pronomen (sie, die, es) vermeiden außer wenn der Bezug
eindeutig ist. (schlechtes Beispiel: Sie zieht es an)
Spannung und Energie
13.12.2016
• Spannung und elektrisches Feld:
E
U=
d
• Energie eines Teilchens, dass das komplette Kondensatorfeld
durchläuft: W =q⋅U
• Energieeinheit 1 eV =1,602⋅10−19 J
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