Klausurtermin: Anmeldung: dueren/ Scheinvergabe: beide Klausuren müssen bestanden sein 2.

Transkript

1 Klausutemin: Anmeldung: dueen/ Scheinvegabe: beide Klausuen müssen bestanden sein 2. Chance: voaussichtlich Klausu am

2 Magnetische Eigenschaften de Mateie Diamagnetismus: χ < 0 ; µ < 1 Paamagnetismus: χ > 0 ; µ > 1 Feomagnetismus veschwindet obehalb de Cuie-Tempeatu Anwendung: Dauemagnete, Kompassnageln, Magnetische Oientieung von Bienen, Bieftauben, Rotkehlchen (Magnetitkistalle im Köpe) Feomagnetismus: χ 0 ; µ >> 1 >> Hysteesekuve: B hängt von de Vogeschichte ab Duch Wechselwikung de Atome bilden sich polaisiete Bezike

3 Elektomagnetische Schwingungen und Wellen Licht, Radiowellen, Mikowellen, Röntgenstahlen, γ-stahlen, Wämestahlung,... ALLES EIN UND DAS SELBE PHYSIKALISCHE PHÄNOMEN! Nu unteschiedlich in Fequenz und Wellenlänge.

4 Was kommt unten an? Stahlung aus dem Kosmos! Teibhauseffekt: CO 2 absobiet Wämestahlung; zu viel CO 2 übehitzt die Ede Ozonloch: Ohne O 3 kommt gefähliche UV- Stahlung bis zum Edboden (sonst nu zu Toposphäe)

5 Oszillato (schwingungsfähiges System): Was schwingt? Volesung : Schwingungsfähiges System: Fedependel Abweichung aus Ruhelage in zwei Richtungen Mechanismus. de Abweichung ückgängig macht Rückholung mit Tägheit vebunden Enegie titt in zwei Fomen auf und wid ständig umgewandelt Schwingungsdaue: T 2π m D Fedekaft F-Dx Pot. Enegie 1/2Dx 2 Fotlaufende Wechsel zwischen kin. und pot. Enegie Tägheitskaft Fma Kin. Enegie 1/2mv 2

6 Heute: Schwingungsfähiges System: Schwingkeis Oszillato (schwingungsfähiges System): Abweichung aus Ruhelage in zwei Richtungen Mechanismus, de Abweichung ückgängig macht Rückholung mit Tägheit vebunden Enegie titt in zwei Fomen auf und wid ständig umgewandelt Schwingungsdaue: T 2π LC Eigenfequenz: f 1/ T Kondensato Idt Q El. Enegie ½ CU 2 CU U ind Spule Fotlaufende Wechsel zwischen el. und magn. Enegie LI& Magn. Enegie ½ LI 2 Dämpfung de Schwingung duch ohmschen Widestand (Enegievelust)

7 Analogien

8 Ein-, Ausschaltvogang Laden Laden Entladen Entladen [ ] ) / exp( 1 ) / exp( 0 0 RC t U U RC t I I ) / exp( ) / exp( 0 0 RC t U U RC t I I

9 Einschwing-, Abklingvogänge und Rückkopplung Einschwingen Stationäe Schwingung Abklingen; gedämpfte Schwingung y yˆ exp( δt) sinωt Dämpfungskonstante δ Schwingung mit konstante Amplitude lässt sich nu aufechtehalten wenn Dämpfungsveluste kompensiet weden: Peiodische Enegiezufuh in geeignete Phasenlage nötig (vgl. Anstoßen beim Schaukeln) Selbststeueung duch Rückkopplungsmechanismus Beispiele: Uhenpendel, Hausklingel, Schwingung de Luftsäule eine Ogelpfeife, Hezschlag, Atmung,... Dämpfung de Schwingung e.g. duch ohmschen Widestand (Enegievelust)

10 Einschwing-, Abklingvogänge und Rückkopplung Stationäe Schwingung Schwingungssignal wid auf Gitte de Elektonenöhe gegeben und dot vestäkt auf den Schwingkeis zuückgegeben: Selbststeueung mit Rückkopplungsmechanismus Schwingung mit konstante Amplitude lässt sich nu aufechtehalten wenn Dämpfungsveluste kompensiet weden: Peiodische Enegiezufuh in geeignete Phasenlage nötig (vgl. Anstoßen beim Schaukeln) Selbststeueung duch Rückkopplungsmechanismus Beispiele: Uhenpendel, Hausklingel, Schwingung de Luftsäule eine Ogelpfeife, Hezschlag, Atmung,...

11 Ezwungene Schwingung, Resonanz Schwingkeis mi äußee Anegung (Reihenschaltung): I Stom im Schwingkeis: U Z U 2 1 R + ωl ωc 2 R bewikt Dämpfung Stom ist klein fü goße Fequenzen (induktive Widestand) Stom ist klein fü kleine Fequenzen (kapazitive Widestand) Stom hat Maximum bei f es 2π 1 LC Resonanzfequenz ωl 1 ωc Anwendungen: Sendeabstimmung, Kenspinesonanz,...

12 Übelageung von Schwingungen Fouiezelegung: Jede peiodische Schwingung lässt sich in hamonische Anteile zelegen (Sinus-Schwingungen; Gund- und Obeschwingungen): Oiginal Nach Vestäke mit begenzte Bandbeite (hohe Fequenzen weden nicht vestäkt) Lissajous-Figuen: x-y Dastellung von zwei Schwingungen mit veschiedene Phasenlage bzw. Fequenz: Fequenzspektum Gleiche Fequenz veschiedene Fequenz

13 Dipol-Schwingungen, Dipol-Stahlung Minimal-Schwingkeis: statt Kondensato und Spule nu ein Daht: El. Feld (Kapazität) Aufbiegen egibt Dipolantenne: magn. Feld (Induktivität) Die schwingenden el. und magn. Felde beiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus: Elektomagnetische Wellen Schwingende Dipol: + - el. Feld magn. Feld

14 Elektomagnetische Wellen Veändeliche elektische und magnetische Felde beiten sich im Raum aus: Veändeliches Magnetfeld ezeugt duch Induktionseffekte ein el. Feld! Veändeliches el. Feld ezeugt wie die Bewegung von Ladungen ein magn. Feld! Bei el.-magn. Wellen stehen die el. und magn. Feldstäke (E und B) senkecht aufeinande. Die Ausbeitungsgeschwindigkeit c ist senkecht zu E und B und betägt im Vakuum c ε µ m s Die Ausbeitungsgeschwindigkeit im Medium beechnet sich zu c med 1 ε 0ε µ 0 De Bechungsindex n de el.-magn. Welle (z.b. Licht) fü die Genzfläche Vakuum-Medium betägt Fequenzabhängig! cvak n c med ε µ Die el.-magn. Welle tanspotiet Enegie. Die Enegiestomdichte ist duch den Poynting-Vekto S gegeben: S E H Wie fü jede Welle gilt: c f λ µ ε Keuzpodukt Ausbeitungsgeschwindigkeit Fequenz * Wellenlänge