GW Ph RMG Magnetisches und elektrisches Feld
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GW9Ph Grundwissen Physik RMG Seite 1 von 5 Magnetisches und elektrisches Feld Das Magnetfeld Das elektrische Feld beschreibt Eigenschaften der Umgebung eines beschreibt Eigenschaften der Umgebung eines Magneten. Auch bewegte Ladungen rufen elektrisch geladenen Körpers. Dort werden auf andere Magnetfelder hervor. Mithilfe von Feldlinienbilder geladene Körper Kräfte ausgeübt. Die Feldlinienbilder können diese veranschaulicht werden. ermöglichen Aussagen über die Struktur des Felds und über Kräfte auf geladene Körper im Feld. N S + ● U- Die magnetischen Feldlinien sind geschlossene ● Linien. ● - + - + - + - Sie beginnen und enden an Ladungen und sind daher keine geschlossenen Linien. Die Richtung der Feldlinien gibt die Richtung der Kraft auf einen Nordpol an. Allgemein gilt: + ● Die Richtung der Feldlinien gibt die Richtung der Kraft auf eine positive Probeladung an. ● Je dichter die Feldlinien liegen, desto stärker ist das jeweilige Feld. ● Im homogenen Feld verlaufen die Feldlinien parallel und in gleichem Abstand voneinander. GW9Ph Grundwissen Physik RMG Seite 2 von 5 Ablenkung geladener Teilchen ... … in Magnetfeldern … in elektrischen Feldern In einem homogenen magnetischen Feld wirkt auf bewegte In homogenen elektrischen Feldern wirkt auf geladene geladene Teilchen die sog. Lorentzkraft senkrecht zur Teilchen eine konstante Kraft längs der Feldlinien: Bewegungsrichtung und senkrecht zur Richtung des Magnetfelds. (UVW- Regel) Bewegung längs der Feldlinien: Die Richtung der Ablenkung hängt vom Vorzeichen der Geladene Teilchen werden Ladung ab. beschleunigt oder x x x x x x x x x x x x x x x x - + - + x x x x x x x x x x x x x x x x Bewegung quer zu den Feldlinien: x x x x x x x x x x x x x x x x Positiv geladene Teilchen werden in Feldrichtung, negativ x x x x x x x x x x x x x x x x geladene Teilchen entgegen der Feldrichtung beschleunigt x x x x x x x x x x x x x x x x und damit abgelenkt. - - Magnetfeld aus Blattebene heraus - - + aber immer geradlinig. x x x x x x x x x x x x x x x x - + abgebremst, bewegen sich Magnetfeld in Blattebene hinein x x x x x x x x x x x x x x x x + ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● + ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● + + ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● + - - + ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● GW9Ph Grundwissen Physik RMG Seite 4 von 5 Atome Anregung von Atomen Natürliche Radioaktivität Die Elektronenhülle eines Atoms kann nur bestimmte Energieniveaus In der Natur vorkommende radioaktive Nuklide geben ohne weiteres annehmen. Beim Übergang des Atoms in einen niedrigeren Zutun Strahlung ab. Diese wird wie folgt unterschieden: Energiezustand wird Energie in Form von Lichtquanten abgegeben. a - Strahlung: zweifach positiv geladene Heliumkerne: Beträgt die Energie dieser Photonen zwischen 1,5 eV und 3,3 eV b - Strahlung: negative Elementarladungen (Elektronen): b - b + (Elektronenvolt) kann dies mit dem Auge wahrgenommen werden. Zu jedem Element gibt es ein typisches Linienspektrum. He positive Elematarladung (Positronen): g - Strahlung: energiereiche elektromagnetische Strahlung Anzahl Energieniveauschema von Wasserstoff N 13,6 Halbwertszeit 12,8 12,1 2 4 - Als Halbwertszeit T wird die Zeit bezeichnet, - 10,2 nach der noch die Hälfte einer Anzahl N ½N radioaktiver Ausgangskerne vorhanden ist. 0 ¼N Umgekehrt kann das Energieniveau von Elektronen durch Zufuhr von Energie angehoben werden. Zeit T Nuklide 2T 3T 4T Kernfusion und -spaltung Ein Nuklid ist eine durch ihre Massenzahl A (Anzahl der Nukleonen) Kleine Atomkerne können miteinander zu einem größeren Atomkern und Ordnungszahl Z (Anzahl der Protonen) festgelegte Atomsorte. fusioniert werden, große Atomkerne können gespalten werden. Für die Neutronenzahl N gilt: A = N + Z. Bei beiden Reaktionen wird Energie frei und es entstehen stabilere Atomkerne. Die mittlere Bindungsenergie kann über den Beispie 14 6 C A = 14 , Z = 6 und N = 14 – 6 = 8 Massendefekt ( Δm = m Edukte − mProdukte ) mit Hilfe folgender Gleichung bestimmt werden: ΔE = Δm·c2 GW9Ph Grundwissen Physik RMG Seite 5 von 5 Darstellung von Bewegungsabläufen Gleichförmige geradlinige Bewegung - Der Graph im t-s- Diagramm ist eine Gerade durch den Ursprung. (a = const.) gelten die folgenden Gleichungen: - s ist also direkt proportional zu t: s ~ t. - Die Steigung dieser Geraden gibt den Wert der Bewegungsgleichungen Für gleichmäßig beschleunigte Bewegungen s(t) = ½ ⋅ a ⋅ t 2 + v0 ⋅ t + s0 0 Geschwindigkeit v an und ist konstant. v(t) = a ⋅ t + v0 - Die Fläche unter dem Graphen im t-v- Diagramm v0: Anfangsgeschwindigkeit besitzt den Wert v · t , was dem Wert der zurück- s0: Anfangsort 0 gelegten Strecke s entspricht. Bei beschleunigten Bewegungen wirkt eine Kraft Gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegung auf den Körper: F=m·a Beispiel: Schiefe Ebene 0 0 0 Hangabtriebskraft Kräfteparallelogramm FH - Im t-s- Diagramm ist der Graph Teil einer Parabel, also s ~ t2. Die sich gleichmäßig a ändernde Steigung gibt den Wert der jeweiligen Geschwindigkeit v an. - Der Graph im t-v- Diagramm ist eine Gerade durch den Ursprung, also v ~ t. - Deren Steigung gibt den Wert der Beschleunigung a an und ist konstant. - Die Fläche unter dem Graphen im t-v- Diagramm besitzt den Wert ½ · v · t , was dem Wert der zurückgelegten Strecke s entspricht. - Die Fläche unter dem Graphen im t-a- Diagramm besitzt den Wert a · t , was dem Wert der jeweiligen Geschwindigkeit v entspricht. a FG FN Normalkraft (senkrecht zur schiefen Ebene) Gewichtskraft Die Kugel wird durch die Hangabtriebskraft beschleunigt oder abgebremst, je nach Bewegungsrichtung. Hierbei gilt: FH = FG · sin α
