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Grundlagen der Physik

L4_Elektrizität & Magnetismus

MG
by Marvin G.

Was versteht man unter dem Begriff Elektromagnetismus?

  • Elektrizität & Magnetismus

  • Ursprung aller Kräfte (neben Gravitation)


Wie ist ein Atom aufgebaut?

  • Elektronenhülle

  • Kreisbahnen mit Elektronen

  • Kern aus:

    • Protonen

    • Neutronen


Was ist eine elektrische Ladung?

Basis der Elektrizität

-> Protonen & Elektronen üben Kraft aufeinander aus

Unterscheide Elektronen & Protonen

  • Elektronen (-)

    -> negative Ladungen

  • Protonen (+)

    -> positive Ladungen


Was versteht man unter elektrisch neutral?

Ein Körper hat die gleiche Anzahl an postiven, wie negativen Ladungen.


Was versteht man unter geladenen Körpern?

Ein Körper hat eine ungleiche Anzahl (Ungleichgewicht) an Protonen / Elektronen


Was versteht man unter Leitern?

Nenne 3 Beispiele.


Leiter sind Stoffe, in denen sich negative Ladungen bewegen können.

  • Metalle

  • Körper

  • Wasser


Was versteht man unter Nichtleitern / Isolatoren?

Nenne 2 Beispiele.

Bei Nichtleitern/Isolatoren, können sich negative Ladungen nicht bewegen, weil es keine Leitungselektronen gibt

  • Plastik

  • Glas


Was ist die Elementarladung.

kleinste Ladungsmenge, die bis dato beobachtet wurde.

Definiere Spannung.

“Gibt an wie viel Energie notwendig ist um die Elektronen zu bewegen”

  • Ergibt sich aus dem Verhältnis aus

    -> Arbeit pro Ladung

  • Einheit ist Volt

  • Formelzeichen ist U


Definiere Ladungstrennungsarbeit.

  • Beschreibt die Beziehung aus Kraft * Weg

  • wird in potenzieller Energie gespeichert


Wie kann elektrische Energie erzeugt werden?

  • mechanische Energie

    -> Windkraftanlagen

  • Durch Wärmeenergie

    -> Kohlekraftwerke


Definiere Stromstärke

“Gibt die Menge elektrischer Ladung an, welche pro Sekunde durch einen Leiter fließt”

  • Einheit ist Ampere

  • Fomelzeichen ist I


Definiere elektrischer Widerstand.

“das Hindernis (Atome) der Elektronen auf dem Weg durch den Leiter (Körper), welches Ihnen Energie klaut.”

-> Je höher der Widerstand, umso weniger Strom kann fließen

  • Einheit: Ohm

  • Formelzeichen: I


Erkläre das Ohmsche Gesetz.


Erkläre Gleichstrom knapp.

Nenne ein Beispiel.

der fließende Strom in einem Netzwerk hat

eine konstante Richtung.

(vom Minuspol zum Pluspol)

  • Batterien

  • Akkumulatoren


Erkläre Wechselstrom knapp.

Nenne ein Beispiel.

der fließende Strom, wechselt periodisch

seine Richtung.

(Minuspol & Pluspol wechseln stetig)

  • Strom aus der Steckdose (230V)


Erkläre Stromkreis knapp.

“Der Stromkreis ist die geschlossene Hintereinanderschaltung von Schaltungselementen:”

  • Energiequelle

  • Verbraucher

  • elektrische Leiter


Was versteht man unter einem Netzwerk?

“Ein Netzwerk ist eine Verzweigung im Stromkreis mit einem oder mehr Verbrauchern.”


Was versteht man unter einer Masche?

“Eine Masche ist ein geschlossener Stromkreis innerhalb eines Netzwerks.”


Was sagt das 1. Kirchhoffsche Gesetz aus?

„Nach der Ladungserhaltung gehen an einem Knoten keine Ladungen verloren.“


Was sagt das 2. Kirchhoffsche Gesetz aus?

„Die Summe aller Spannungen entlang einer Masche ist 0V.“


Was ist eine Reihenschaltung einfach erklärt.

“Hintereinanderschaltung”

Verbraucher werden in einer Reihe hinter einander geschaltet.

Was ist eine Parallelschaltung einfach erklärt.

“parallele Strompfade.”

Bei einer Parallelschaltung, werden Stromquelle und Verbraucher in parallelen Strompfaden geschaltet.

Erkläre Gesamtwiderstand einfach.

Unter Gesamtwiderstand versteht man:

“die Summer alle Widerstände.”

(Ersatzwiderstand)

Es gilt in einer Reihenschaltung:

-> Rges = R1 + R2 + R3 …


Es gilt in einer Parallelschaltung:

-> 1/Rges = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 …

Was versteht man unter einem “Feld” in der modernen Physik.

an allen Punkten im Raum, kann eine eine bestimmte physikalische Größe zugewiesen werden.


Erkläre den Begriff Elektrostatik kurz.

  • Teilgebiet der Physik

befasst sich mit ruhenden elektrischen Ladungen, Ladungsverteilung & elektrischen Feldern


Erkläre das Elektrostatische Feld.

das Elektrostatische Feld, gibt an wie sich der umliegende Raum durch Kraftwirkungen verändert.

Visualisiert wird die Kraftwirkung durch Feldlinien


Was versteht man unter der elektrischen Feldstärke?

Unter Feldstärke versteht man das Verhältnis zwischend der wirkenden Kraft und einer Ladung (Probeladung) , welche so klein ist, dass sie nur von anderen Ladungen beeinflusst werden kann.

Wodurch definiert sich ein homogenes elektrostatisches Feld?

Ein homogenes elekrostatisches Feld, definiert sich dadurch, dass die Feldstärke an jeder Stelle gleich ist.

Wo finden elektrostatische Felder ihre Anwendung?

  • Drucktechnik (Laserdrucker)

  • Nachrichtentechnik

  • Elektronenmikroskopie


Erläutere die Wirkungsweise des elektrostatischen Feldes anhang des Beispiels des Laserdruckers.

  • die Trommel wird vollständig negativ geladen

  • Lediglich die Stellen des Druckbildes, werden durch den Laser selektiv neutralisiert

  • Tonerpartikel bleiben an den neutralisierten Stellen haften

  • Tonerpartikel werden mechanisch auf das Papier übertragen


Nenne Parallelen und Unterschiede zwischen magnetischen & elektrostatischen Feldern.

  • Parallelen

    -> durch Feldlinien visualisiert

    -> Rechte-Hand-Regel für Richtung der Feldlinie

    -> Nord-Südpol = positive/negative Ladung

  • Unterschiede

    -> Richtungssinn Nordpol zum Südpol

    -> Magnetische Pole können nicht isoliert betrachtet werden es gibt immer ein Nord & einen Südpol.

    (Auch bei Trennung eines Stabmagneten)


Was ist der Leitsatz magnetischer Pole?

„Gleichnamig stößt sich ab, ungleichnamig zieht sich an.“


Wo findet das Zusammenspiel von Elektrizität & Magnetismus seine Anwendung?

  • Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie

    -> elektrische Motoren, Generatoren

  • Messtechnik

  • Polarlichter

  • Informationstechnik


Erkläre den Zusammenhang zwischen Elektrizität & Magnetismus

  • bewegte elektrische Ladungen erzeugen ein Magnetfeld

  • Megnetfelder üben Kräfte auf elektrische Ladungen aus


Definiere den magnetischen Fluss kurz.

der magnetische Fluss ist vergleichbar mit dem elektrischem Strom.

Es ist das Ergebnis aus:

  • magnetischer Spannung

  • magnetischen Widerstands.


Was ist die Permeabilität

Die Permeabilität zeigt die Durchlässigkeit eines Stoffes für magnetische Felder.


Nenne die Gründe für Wechselstrom als Basis unseren aktuellen Stromnetzes

  • Generatorbasierte Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie

  • Elektrische Energie wird direkt als periodisch veränderliche Größe gewonnen


Wie kann die Verlustleistung auf Ihrem Weg im Stromnetz möglichst gering gehalten werden?

Energieversorger wollen gleiche elektrische Leistung über möglichst kleine Ströme zum Endverbraucher transportieren.

Daher wird über Transformatoren die Stromstärke reduziert, über Hochspannungsleitungen über große Strecken transportiert.

Und letztendlich vor Versorgung über Transformatoren für den Verbraucher untergeregelt.


Wie verhält sich der elektrische Widerstand bei Wechselstromgrößen?

der elektrische Widerstand bei Wechselstromgrößen,

ist nicht nur der Ohmsche elektrische Widerstand, sondern auch ein induktiver Widerstand und kapazitiver Widerstand.


Was versteht an unter Induktivität?

Induktivität beschreibt den Proportionalitätsfaktor zwischen der Stromstärkenveränderung und der induzierten elektrischen Spannung.

Dies steht in Abhängigkeit von Bauart & Material der Spule.


Erkläre was ein Kondensator ist kurz.

In einem Kondensator können elektrische Spannungen gespeichert werden.

Bei einem Gleichstromkreis baut sich die Spannung nach Einschalten langsam auf und nach dem Ausschalten über den Ohmschen Widerstand langsam ab.


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Marvin G.

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