Ph 10(G9) - LSH Marquartstein

Staatliches Landschulheim Marquartstein
Grundwissenkatalog im Fach Physik über den Lerninhalt der 10. Jahrgangsstufe (G9)
Modellvorstellung vom elektrischen Strom:
i) Elektronenüberschuss → negative Ladung
Elektronenmangel → positive Ladung
ii) Gleichnamig geladene Körper stoßen einander ab,
ungleichnamig geladene Körper ziehen einander an.
Einfaches Atommodell:
i)
Atomkern (Protonen p+ und Neutonen n0)
ii)
Elektronen e- kreisen auf verschiedenen Schalen um den Atomkern.
Elektrische Influenz:
Ladungstrennung aufgrund des elektrischen Kraftgesetzes
Elektrische Ladung: Q
Elektrische Stromstärke: I =
(Einheit [Q] = 1 C Coulomb)
∆Q
∆t
Elektrische Spannung: U
I~ U ,
R
C
= 1 A Ampere)
s
(Einheit [U] = 1 V Volt)
Elektrischer Widerstand: R =
Ohmsches Gesetz:
(Einheit [I] = 1
U
I
d.h. R =
(Einheit [R] = 1
V
= 1 Ω Ohm)
A
U
= konstant
I
Kennlinie eines Leiters:
Ohmscher Widerstand ⇔ Kennlinie ist eine Ursprungsgerade
⇔ R = konstant
1
Elektrischer Widerstand eines Drahtes: R = ρ ⋅
L
A
L: Drahtlänge
A: Querschnittsfläche des Drahtes
Ω ⋅ mm 2
(Einheit [ρ] = 1
)
m
ρ: spezifischer Widerstand
Elektrische Leistung: Pel = U ⋅ I
(Einheit [P] = 1 V ⋅ A = 1 W Watt)
Elektrische Arbeit: Wel = Pel ⋅ t
(Einheit [Wel] = 1 W ⋅ s = 1 J Joule)
Schaltung von Widerständen
Reihenschaltung
Parallelschaltung
I ges = I1 = I 2 = ... = I n
I ges = I1 + I 2 + ... + I n
U ges = U 1 + U 2 + ... + U n
U ges = U 1 = U 2 = ... = U n
R ges = R 1 + R 2 + ... + R n
1
1
1
1
=
+
+ ... +
R ges R 1 R 2
Rn
Glühelektrischer Effekt:
Elektronen verlassen bei Glühemission das Metall (also durch Heizen)
Kennlinie einer Hochvakuumdiode:
Ablenkung eines Elektronenstrahls
durch Elektrische Felder von Ablenkplattenpaaren.
Anwendung: Braun’sche Röhre; Oszilloskop
Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters:
(technische Stromrichtung: rechte Hand)
2
Lage der Pole bei einer stromdurchflossenen Spule:
Ferromagnetische Stoffe enthalten Elementarmagnete, die durch magnetische Felder ausgerichtet
werden können.
Bewegte Ladung im Magnetfeld
Eine im Magnetfeld bewegte Ladung (Bewegungsrichtung der Ladung nicht parallel zu den
Magnetfeldlinien) erfährt die Lorentzkraft FL. → Drei-Finger-Regel der rechten Hand
Bewegen der Ladungen durch Bewegen des Leiters (Anwendung: Generator)
Bewegen der Ladungen durch Anlegen einer Spannung (Anwendung: Elektromotor)
3
Regel von Lenz: Der Induktionsstrom fließt immer so, dass er der Bewegung, durch die er entsteht,
entgegen wirkt.
Induktion in einer ruhenden Spule: Transformator
NS US IP
=
=
N P U P IS
(N: Windungsanzahl)
In Hochspannungsleitungen ist die Wärmeverlustleistung umso kleiner, je höher die Spannung an der
Fernleitung ist: Spannung wird hochtransformiert ⇒ Stromstärke in der Leitung sinkt.
Prinzipieller Aufbau
Wärmekraftwerkes
eines
Über regenerative Energiequellen diskutieren
können.
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