Elektrizitätslehre und Magnetismus - Physik, Wirtschaftsphysik und
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Elektrizitätslehre und Magnetismus Othmar Marti | 25. 05. 2009 | Institut für Experimentelle Physik Physik, Wirtschaftsphysik und Lehramt Physik Seite 2 Physik | Elektrizitätslehre und Magnetismus | 25. 05. 2009 Prüfungstermine I Elektrizitätslehre und Magnetismus Donnerstag 30. 7. 2009 9:00-11:00 Der Ort ist noch nicht bekannt I Höhere Mathematik II (Dr. Lehn) Mittwoch 12. 8. 2009 9:00 bis 12:00 Der Ort ist noch nicht bekannt I Allgemeine Informatik II Donnerstag 23. 07. 2009 16:00-18:00 Der Ort ist noch nicht bekannt. Seite 3 Physik | Elektrizitätslehre und Magnetismus | 25. 05. 2009 RC-Schaltungen Aufladen und Entladen eines Kondensators über einen Widerstand. Seite 4 Physik | Elektrizitätslehre und Magnetismus | 25. 05. 2009 RC-Schaltungen Laden eines Kondensators 10 UC(x) UR(x) 8 U 6 Einschalten 4 2 0 -0.002 0 0.002 0.004 0.006 0.008 t Ladekurven am Kondensator. Die verwendeten Werte sind U = 10V und R · C = 0.001s. Seite 5 Physik | Elektrizitätslehre und Magnetismus | 25. 05. 2009 RC-Schaltungen Entladen eines Kondensators 10 UC(x) UR(x) U 5 Ausschalten 0 -5 -10 -0.002 0 0.002 0.004 0.006 0.008 t Entladekurven am Kondensator. Die verwendeten Werte sind U = 10V und R · C = 0.001s. Seite 6 Physik | Elektrizitätslehre und Magnetismus | 25. 05. 2009 Diodenkennlinie 100 mA 100 uA linke Skala rechte Skala 60 mA 60 uA 40 mA 40 uA 20 mA 20 uA I 80 uA I 80 mA 0 A 0 A −3.0 V−2.5 V−2.0 V−1.5 V−1.0 V−0.5 V 0.0 V 0.5 V 1.0 V U Kennlinie einer Diode vom Typ 1N4148 gemessen mit der Schaltung nach Abbildung ??. Seite 7 Physik | Elektrizitätslehre und Magnetismus | 25. 05. 2009 Transistoren 1 mA 1 mA 800 uA 600 uA 600 uA IC IB 800 uA IB = 0.5 µA IB = 1.0 µA IB = 1.5 µA IB = 2.0 µA IB = 2.5 µA IB = 3.0 µA IB = 3.5 µA IB = 4.0 µA 400 uA 400 uA 200 uA 200 uA 0 A 400 mV 600 mV UBE 800 mV 0 A 0 V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 V UCE Links: Basis-Emitter-Kennlinie des Transistors BC107, rechts: Kollektor-Kennlinie des Transistors BC107 mit dem Basisstrom Ig . Seite 8 Physik | Elektrizitätslehre und Magnetismus | 25. 05. 2009 Arbeitspunkt UR 10 V 10 mA R1 R2 8 V 2 6 V 4 V 2 V 0 V 8 mA I 6 mA R1 4 mA R2 Voltmeter U 2 mA 0 A 0 V 2 V 4 V 6 V UR 8 V 10 V 1 Spannungsteiler. Gemeinsame Auftragung der Kennlinien zweier in Reihe geschalteter Widerstände R1 = 1k Ω und R2 = 4k Ω mit einer Batteriespannung U = 10V . Seite 9 Physik | Elektrizitätslehre und Magnetismus | 25. 05. 2009 Arbeitspunkt Um grafisch die Spannungsabfälle an zwei in Serie geschalteten Bauelementen zu bestimmen, trägt man die Kennlinien einmal mit zunehmender und für das andere Bauelement mit abnehmender Spannung übereinander auf. Der Schnittpunkt ist der gesuchte Arbeitspunkt. Die Spannungen an den zwei Bauelementen können an der entsprechenden Skala direkt abgelesen werden. Seite 10 Physik | Elektrizitätslehre und Magnetismus | 25. 05. 2009 Arbeitspunkt UR 5 V 1 mA 4 V 3 V 2 V 1 V 0 V −1 V −2 V IB = 0.5 µA IB = 1.0 µA IB = 1.5 µA IB = 2.0 µA IB = 2.5 µA IB = 3.0 µA IB = 3.5 µA IB = 4.0 µA R=5 k Ω 800 uA IC 600 uA R Voltmeter U T 400 uA Ig 200 uA 0 A 0 V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 V UCE Arbeitskennlinie des Transistors BC107 mit einem Kollektorwiderstand von 5k Ω gemessen mit der Schaltung nach Abbildung 10. Schaltung zur Messung des Ausgangskennlinie des Transistors BC107 mit einem Kollektorwiderstand von 5k Ω. Seite 11 Physik | Elektrizitätslehre und Magnetismus | 25. 05. 2009 Emitterschaltung 5 V 1 mA UCE IC 800 uA 3 V 600 uA 2 V 400 uA 1 V 200 uA IC UCE 4 V 0 V 0 A 1 uA 2 uA 3 uA 0 A 4 uA IB Verstärkung eines Transistors in der Emitterschaltung (Der Emitter wird sowohl vom Eingang wie vom Ausgang verwendet.) Seite 12 Physik | Elektrizitätslehre und Magnetismus | 25. 05. 2009 Definition der magnetischen Kraft Strom in zwei parallelen Leitern. Die Leiter haben die Länge ` und sind im Abstand r . Sie sind von den Strömen I1 und I2 durchflossen. Seite 13 Physik | Elektrizitätslehre und Magnetismus | 25. 05. 2009 Relativistische Berechnung Berechnung der magnetischen Kraft. Links: im Bezugssystem S und rechts:im Bezugssystem S 0 , in dem q in Ruhe ist. Beachte: wir wissen zwar nicht, wie gross der Strom I gemessen im Bezugssystem S im Bezugssystem S 0 ist. Die Ladung ist jedoch invariant.
