Physik: Magnetfeld und Energie in Elektrizität
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Questions and Answers

Was beschreibt das Magnetfeld einer langen Spule?

  • Das Magnetfeld ist nie homogen, unabhängig von der Spulenlänge.
  • Das Magnetfeld ist homogen im Inneren der Spule. (correct)
  • Das Magnetfeld variiert stark innerhalb der Spule.
  • Das Magnetfeld ist konzentriert an den Enden der Spule.

    • Welche Formel beschreibt die magnetische Flussdichte B in langen Spulen?

  • B = eU · n / (me · I)
  • B = µ0 · µr · I / l (correct)
  • B = µ0 · I / n · l
  • B = me · v / (2eU)

    • Was passiert mit der kinetischen Energie der Elektronen, wenn sie die Lorentzkraft erfahren?

  • Sie steigt kontinuierlich an.
  • Sie bleibt unverändert, nur die Richtung ändert sich. (correct)
  • Sie wird vollständig in Wärme umgewandelt.
  • Sie sinkt dramatisch während der Bewegung.

    • Welche Rolle spielt die Lorentzkraft für die Bewegung der Elektronen?

    <p>Sie wirkt als Zentripetalkraft und zwingt die Elektronen auf eine Kreisbahn.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen über die Elektronen in einem Magnetfeld ist korrekt?

    <p>Elektronen können aufgrund der Lorentzkraft ihre Bahn ändern, ohne Energie zu verlieren.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage beschreibt die Knotenregel korrekt?

    <p>Die Summe der hinfließenden Ströme ist gleich der Summe der abfließenden Ströme.</p> Signup and view all the answers

    Welche Formel beschreibt die Lageenergie eines Körpers im Gravitationsfeld?

    <p>Ep = mgh</p> Signup and view all the answers

    Welche Energieform beschreibt die Spannenergie in einer Feder?

    <p>ESpann</p> Signup and view all the answers

    Was folgt aus der Maschenregel bei der Analyse eines Stromzweigs?

    <p>Die Summe der Teilspannungen entspricht der anliegenden Spannung.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Erhaltung der Energie in einem geschlossenen System?

    <p>Die Gesamtenergie bleibt konstant.</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein Beispiel für eine negative Ladung?

    <p>Elektron</p> Signup and view all the answers

    Wie wird die kinetische Energie eines bewegten Körpers berechnet?

    <p>Ekin = 12 mv²</p> Signup and view all the answers

    Was bedeutet es, dass Ladungen ganzzahlige Vielfache der Elementarladung sind?

    <p>Ladungen existieren als Vielfache von e ≈ 1,6 · 10⁻¹⁹ C.</p> Signup and view all the answers

    Was gilt für die Beschleunigung eines geladenen Teilchens im elektrischen Feld?

    <p>Die Beschleunigung ist proportional zur Ladung q und der el. Feldstärke E.</p> Signup and view all the answers

    Wie wird die kinetische Energie eines Teilchens in einem elektrischen Feld beschrieben?

    <p>Die kinetische Energie wird in Joule gemessen.</p> Signup and view all the answers

    Was wird durch die Gleichung $E_{el} = qU$ dargestellt?

    <p>Die elektrische Energie eines geladenen Teilchens im elektrischen Feld.</p> Signup and view all the answers

    Wie lautet die Gleichung für die Beschleunigung eines geladenen Teilchens im elektrischen Feld?

    <p>a = \frac{qE}{m}</p> Signup and view all the answers

    Was passiert, wenn ein Elektron senkrecht zu den elektrischen Feldlinien eintritt?

    <p>Das Elektron wird abgelenkt in eine neue Richtung.</p> Signup and view all the answers

    Wie wird die Geschwindigkeit eines Teilchens im elektrischen Feld berechnet?

    <p>v = \sqrt{\frac{qUC}{m}}</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Gleichung $E_{el} = E_{kin}$?

    <p>Die Umwandlung der elektrischen Energie in kinetische Energie eines Teilchens.</p> Signup and view all the answers

    Was passiert, wenn die Spannung U im elektrischen Feld erhöht wird?

    <p>Die Geschwindigkeit des Teilchens erhöht sich.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Amplitude in einer gedämpften Schwingung?

    <p>Die Amplitude nimmt über die Zeit ab.</p> Signup and view all the answers

    Welches Kriterium wird in der Tabelle zum Vergleich zwischen einem Federpendel und einem Schwingkreis verwendet?

    <p>Masse m</p> Signup and view all the answers

    Welche wichtige Größe ist für die Berechnung der Periodendauer T eines Schwingkreises relevant?

    <p>Die Induktivität L</p> Signup and view all the answers

    Wie lautet die Differentialgleichung für den Federpendel?

    <p>-Ds(t) = ms¨(t)</p> Signup and view all the answers

    Welche Form der Energie wird im Federsystem gespeichert, wenn der Körper ausgelenkt ist?

    <p>Elongationsenergie</p> Signup and view all the answers

    Welches Konzept beschreibt die Änderung der Schwingungsgröße im Schwingkreis?

    <p>Stromstärke I</p> Signup and view all the answers

    Welches Element ist entscheidend für die Berechnung der elektrischen Energie Eel?

    <p>Die Kapazität C</p> Signup and view all the answers

    Welche Energie wird im Schwingkreis im elektrischen Feld gespeichert?

    <p>Elektrische Energie</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Ursache für ein Magnetfeld?

    <p>Dauermagnete oder stromdurchflossener Leiter</p> Signup and view all the answers

    Wie verlaufen die Feldlinien in einem elektrischen Feld?

    <p>Vom Pluspol zum Minuspol</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Feldliniendichte in einem starken elektrischen Feld?

    <p>Starke Feldlinienkonzentration</p> Signup and view all the answers

    Welche Kraft wirkt auf bewegte Ladungen im Magnetfeld?

    <p>Lorentzkraft</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über magnetische Feldlinien ist korrekt?

    <p>Sie sind quellenfrei und divergieren nicht.</p> Signup and view all the answers

    Welche Gleichung beschreibt das elektrische Feld?

    <p>∇ · E = ρ/ε0</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden Elemente ist kein Beispiel für eine Quelle eines elektrischen Feldes?

    <p>Dauermagnet</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage trifft auf die Wirkung der elektrischen Feldkraft zu?

    <p>Sie kann sowohl anziehen als auch abstoßen.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Rückstellkraft Ftrück in Bezug auf die Schwingung?

    <p>Die Kräfte, die den Körper in Richtung der Gleichgewichtslage beschleunigen.</p> Signup and view all the answers

    Welche Gleichung stellt die Beziehung zwischen D, m und T dar?

    <p>D = (2π)^2 * m / T</p> Signup and view all the answers

    Wie wird die Periodendauer T eines Federpendels ausgedrückt?

    <p>T = 2π * √(m / D)</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht mit der Gewichtskraft des überstehenden Wassers während der Schwingung eines Flüssigkeitspendels?

    <p>Sie wirkt als Beschleunigungskraft des gesamten Wassers und ist entgegengerichtet.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über die Berechnung der Gesamtkraft D in einem zwischen zwei Federn eingespannten Schwingkörper ist korrekt?

    <p>D wird als D = D1 + D2 bestimmt.</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht mit der Schwingung, wenn die Masse M im Flüssigkeitspendel erhöht wird?

    <p>Die Periodendauer wird länger.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über die Beschleunigung a bei einer Schwingung ist korrekt?

    <p>Die Beschleunigung ist proportional zur Rückstellkraft.</p> Signup and view all the answers

    Wie lautet die Gleichung zur Beschreibung der Beschleunigung a(t) in einer Schwingung?

    <p>a(t) = -ŝω^2 * sin(ωt + φ)</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Zusammenfassung Physik LK - Abitur 2022

    • Zielgruppe: Baden-Württemberg, Bildungsplan 2004
    • Quelle: Unterricht, Kursbuch "Dornbader Physik Gymnasium (G8) 11/12"
    • Ausgeschlossen: Drehimpuls, Treibhauseffekt, Kernspaltung, Radioaktivität, Elementarteilchenphysik (nicht mehr im Abitur 2022 abgefragt)

    Kinematik

    • Charakteristische Größen: Weg, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Zeit. Formeln für gleichförmige und beschleunigte Bewegung
    • Allgemeines: Steigung im t-s-Diagramm = Geschwindigkeit, Fläche unter t-v-Diagramm = zurückgelegter Weg, Steigung im t-v-Diagramm = Beschleunigung
    • Wichtige Bewegungen: Freier Fall, Waagerechter Wurf

    Dynamik

    • Charakteristische Größen: Impuls, Kraft, Arbeit. Formeln für Impuls, Kraft und Arbeit
    • NEWTON'sche Axiome: Kräftegleichgewichtsfall, Kraft und Impuls hängen über Masse und Beschleunigung zusammen, actio = reactio
    • Energieerhaltungssatz: Die Summe aller Energien eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant.

    Elektrisches Feld

    • Kirchhoff'sche Gesetze: Knotenregel (Summe der ein- und austretenden Ströme in einem Knoten ist gleich null), Maschenregel (Summe der Spannungen in einer geschlossenen Schaltung ist gleich null.)
    • Grundlagen: Ladung (positive und negative Ladungen, Elementarladung), Influenz (räumliche Ladungstrennung durch ein elektrischen Feld) Polarisation (Anordnung von Ladungen/Dipolen in einem Isolator)
    • Elektrische Feldstärke: Fel/q, Messmethode zur Bestimmung der elektrischen Feldstärke E.
    • Elektrisches Potential: Spannung zwischen zwei Punkten, Formel für die Spannung.
    • Kapazität: Beziehung zwischen Ladungaunfnahme und Spannung für einen Kondensator, Formel für die Kapazität und Energie eines Plattenkondensators.
    • Lade- und Entladevorgang: Graphische Darstellung der Kondensatorspannung und Stromstärke beim Laden und Entladen, Zeitverlauf, Erklärung für die asymptotische Annäherung an 0.

    Magnetfeld

    • Magnete allgemein: Dauermagnete (ferromagnetisch) und Elektromagnete
    • Linke-Hand-Regel: Bestimmung der Richtung des Magnetfeldes um einen stromdurchflossenen Leiter
    • Magnetische Flussdichte B: Definition und Formel; Messung
    • Lorentz-Kraft: Kraft auf bewegte Ladung in einem Magnetfeld, Formel, Drei-Finger-Regel
    • Magnetfeld von langen Spulen: Formel für die magnetische Flussdichte B, in einer langen Spule
    • Elektronen auf einer Kreisbahn: Formel für e/m-Bestimmung, Berechnung von Geschwindigkeit und Radius bei einer Kreisbahn
    • Wien-Filter: Funktionsweise als Geschwindigkeitsfilter
    • Massenspektrometer: Aufbau, Funktionsweise zur Bestimmung der Masse geladener Teilchen

    Induktion

    • Grundlagen: Induktionsspannung entsteht durch zeitliche Änderung des magnetischen Flusses
    • Induktionsgesetz und Lenz'sche Regel: Mathematische Formel, Erklärung der Richtung der induzierten Spannung
    • Magnetischer Fluss: Definition, Formel
    • Thomson'scher Ringversuch: Bestätigung der LENZ'schen Regel bei einer zeitlichen Änderung des Magnetfelds
    • Selbstinduktion: Verlauf der Stromstärke und Spannung bei Einschalt- und Ausschaltvorgängen, Formel und Herleitung des Einschalt- und Ausschaltvorgangs.
    • Energie des Magnetfeldes: Formel für die Energie
    • Erzeugung sinusförmiger Wechselspannungen: Verfahren und Prinzipien für die Erzeugung von Wechselspannung, zeitlicher Verlauf

    Wellen

    • Mechanische Wellen: Definition, Eigenschaften, Arten (Longitudinal-, Transversalwellen)
    • Begrifflichkeiten: Elongation, Amplitude, Schwingungsdauer, Frequenz, Wellenlänge, Ausbreitungsgeschwindigkeit, Phase
    • Beschreibung mechanischer Wellen: Mathematische Formel, graphische Darstellung
    • Reflexion von Wellen: Reflexion an festen und losen Enden, Erklärung der Phänomene
    • Stehende Wellen: Definition und Entstehung, Eigenschaften, Berechnungsverfahren und graphische Darstellung
    • Interferenz von Wellen: Konstruktive und Destruktive Interferenz,Gangunterschied, Huygens'Prinzip, Definition der Beugung, Brechung und Reflexion, Verfahren.

    Licht als elektromagnetische Welle

    • Interferenz am Doppelspalt: Erklärung der Interferenzmuster, Formeln für Maxima und Minima, Berechnungsverfahren für Gangunterschied
    • Interferenz am Mehrfachspalt: Erklärung von Nebenmaxima, Begrenzung der Nebenmaxima, Beispiel des optischen Gitters, Gitterspektren
    • Interferenz am Einzelspalt: Zeigerdiagramm, Formeln für Maxima und Minima, Beziehung zur Spaltbreite
    • Auswirkungen der endlichen Spaltbreite: Bezug zum Interferenzbild
    • Polarisation von Licht: Definition, Polarisationseigenschaften, Erzeugung polarisierten Lichts, Unterschiede zu Longitudinalwellen und zum Michelson-Interferometer
    • Das Michelson-Interferometer: Funktionsprinzip, Messung von kleinen Längen

    Quantenphysik

    • Fotoeffekt: Definition, Erklärung, Fotozelle, Zusammenhang von Lichtintensität und Frequenz
    • Plank'sches Wirkungsquantum und Einstein-Gerade: Formeln von Einstein-Gerade, Erklärung der Fotozelle
    • Welle-Teilchen-Dualismus: Beschreibung beider Modelle bei Licht und Materie
    • Masse und Impuls von Photonen: Formel für Ruhemasse und Impuls eines Photons
    • Entstehung von Röntgenstrahlung: Erklärung des Vorgangs (Elektronen, Atomkerne, Röntgenstrahlung)
    • Bragg-Reflexion: Definition, Formel; Bedingung für Interferenzerscheinungen an einem Kristallgitter mit den Beziehungen zu Licht und Wellen
    • Elektronenbeugung und De-Broglie-Wellenlänge: Wellencharakter von Elektronen, Beziehung zwischen Masse, Impuls und Wellenlänge, Berechnung, Erklärung
    • Mach-Zehnder-Interferometer: Durchführung, Erklärung der Phasensprünge und Interferenz
    • Quantenobjekte: Stochastisches Verhalten, Interferenz mit sich selbst.
    • Komplementarität: Widersprüchliche Eigenschaften eines Quantenobjekts, die man nicht gleichzeitig kennen kann
    • Verschränktheit von Quantenobjekten: Informationsaustausch ohne zeitliche Verzögerung, zwischen zwei getrennten Teilchen.

    (Meine LK-Klausuren)

    • Klausur 1: Elektrische Felder und Kondensatoren: Aufgaben zu Feldlinien, Kapazität, Spannung, Ladung und Aufgaben zu Lösungen
    • Klausur 2: Elektrische und magnetische Felder: Aufgaben zu Geschwindigkeit, Spannung, Magnetfeld, Kreisbahn, Zeitrechnung, verschiedene Diagramme und deren Interpretation
    • Klausur 3: Induktion: Aufgaben zu Induktion, Spannungen, magnetischer Fluss, Diagramme und deren Interpretation
    • Klausur 4: Schwingungen und mechanische Wellen: Aufgaben zu Federpendel, Wellen, Diagramme und Lösungen
    • Klausur 5: Optik: Aufgaben zu Doppelspalt, Gangunterschieden, Beugung, Brechung, Diagramme und deren Interpretation
    • Klausur 6: Quantenphysik: Aufgaben zur Fotoschicht, Leistung, Frequenz, Grenzfrequenz, Diagramme
    • Klausur 7: Quantenphysik: Einzelne Aufgaben und deren Lösungen(einschließlich des Doppelspalt-Experiments und Quantenobjekten)

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