2.)Homogenes elektrisches Feld (leifi)

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Lilli Margarete Gerber
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Elektrik 1.)Felddetektiv (www.leifiphysik.de) In den Abbildungen sind die Eisenfeil-Bilder von drei verschiedenen Leiteranordnungen dargestellt.

)Homogenes elektrisches Feld (leifi) Das elektrische Feld zwischen zwei großen, parallel ausgerichteten Metallplatten, die mit der Ladung +Q bzw. - Q aufgeladen sind, soll näher betrachtet werden.

1 Elektrik 1.)Felddetektiv ( In den Abbildungen sind die Eisenfeil-Bilder von drei verschiedenen Leiteranordnungen dargestellt. Zeichne mit Farbe die jeweilige Leiteranordnung richtig ein. Wähle eine Stromrichtung und gib dann bei einigen Feldlinien die Richtung an. 2.)Homogenes elektrisches Feld (leifi) Das elektrische Feld zwischen zwei großen, parallel ausgerichteten Metallplatten, die mit der Ladung +Q bzw. - Q aufgeladen sind, soll näher betrachtet werden. a) Benenne geeignete Probekörper, welche zur Untersuchung der Feldstruktur zwischen den Platten geeignet sind. b) Skizziere das Feldlinienbild zwischen den Platten. c) Man bezeichnet das Feld zwischen den geladenen Platten als homogenes elektrisches Feld. Beschreibe die Eigenschaften eines homogenen elektrischen Feldes. 3.) Magnetfeld a) Was versteht man unter einem Magnetfeld? b) Was sind magnetische Feldlinien? c) Welche Gesetze gelten für magnetische Feldlinien? 4.) Elektrisches Feld a) Was versteht man unter einem elektrischen Feld? b) Was sind elektrische Feldlinien?

2 c) Welche Gesetze gelten für elektrische Feldlinien? 5.) Feld einer Spule (leifi) a) Übernimm das nebenstehende Schnittbild einer Spule auf Papier und zeichne die magnetischen Feldlinien ein. b) Zeichne in obige Skizze den Nord- und Südpol der Spule ein und begründe dein Vorgehen. c) Wie verlaufen die Feldlinien im Inneren der Spule? d) Gib auch bei der im Schrägbild dargestellten Spule den Nord- und den Südpol an. 6.) Test zu elektrischen und magnetischen Feldern (leifi) -> etwas weiterführender! 7.) Wie sieht das Magnetfeld eines stromdurchflossenen Drahtes aus? 8.) UVW-Regel Gib in allen drei Fällen an, ob eine Kraft wirkt und zeichne evtl. deren Richtung ein.

3 9.Aufbau eines Elektromotors a) Beschrifte die Teile des skizzierten Elektromotors. b) Ergänze den Lückentext: Elektromotoren wandeln Energie in Energie um. Eine wird durch die Kräfte im Bereich eines gedreht.

4 Der sorgt dafür, dass die stets im richtigen Moment umgekehrt wird, so dass die immer gleich bleibt. 10. Rotierende Leiterschleife a) In der nebenstehenden Skizze sieht man eine drehbar gelagerte Leiterschleife zwischen den Polen eines Dauermagneten. Gib die Drehrichtung der Leiterschleife an und begründe deine Antwort. b) Warum würde sich bei gleichbleibender Polung die Leiterschleife nicht fortwährend drehen? In welcher Stellung der Schleife muss umgepolt werden? c) Durch welche Maßnahme wird in der Regel ein "automatisches" Umpolen der Leiterschleife erreicht? Ergänze das erforderliche Bauteil (Schnittzeichnung genügt) und zeichne auch die Anschlüsse (Bürsten) ein. d) Testet man die in Teilaufgabe c) vorgeschlagene Anordnung in einem Realversuch, so wird sich die Leiterschleife in der Regel nicht in Bewegung setzten. Gib hierfür eine Vermutung an und mache einen Vorschlag, wie die Anordnung abzuändern ist, damit es zu einer Rotation kommt. 11.) Ablenkung in der Elektronenröhre In einer Vakuumröhre werden Elektronen durch die anliegende Hochspannung beschleunigt und treffen auf den Leuchtschirm. Durch einen Dauermagneten in der Nähe des Röhrenhalses werden die Elektronen abgelenkt und treffen um die Strecke s versetzt auf dem Schirm auf. a) Gib die Pole des Dauermagneten so an, dass es zur skizzierten Ablenkung kommt.

5 b) Wie ändert sich die Ablenkstrecke s bei sonst gleicher Abordnung, wenn die Hochspannung zum Beschleunigen der Elektronen vergrößert wird? c) Wie könnte man die Ablenkung der Elektronen noch beeinflussen? Je-Desto-Aussage! Induktion 12.) Skizziere den Grundversuch, dass eine Leiterschaukel in einem Magnetfeld bewegt wird und erkläre, wie die Induktionsspannung zustande kommt. Wie kann man die Induktionsspannung erhöhen? 13.) Formuliere das Induktionsgesetz über die Magnetfeldlinien! 14.) Wie funktioniert ein Generator? Buch S40/1 15.) Trafo Warum ist der Betrieb eines Trafos nur mit Wechsel-, nicht aber mit Gleichspannung möglich? 16.)Trafo 2 Die elektronischen Bauteile eines Stereo-Radios benötigen eine Gleichspannung als Versorgungsspannung. Dazu wird mit einem Transformator (Netztrafo) die Netzwechselspannung von 230 V auf eine Wechselspannung von 24 V herunter transformiert. Anschließend sorgt ein Gleichrichter dafür, dass die herunter transformierte Wechselspannung in eine Gleichspannung umgewandelt wird. Von einem Netztransformator sind folgende Daten bekannt: Primärspannung: 230V~; Sekundärspannung 24V~ ; Ausgangsleistung: 50 W; Primärwicklungszahl: 500 a) Berechne die notwendige Zahl der Sekundärwindungen des Trafos. b) Wie groß ist der Sekundärstrom des Trafos? c) Welcher Strom muss daher auf der Primärseite des Trafos fließen? 17.) Regel von Lenz Formuliere die Regel von Lenz und gib ein Anwendungsbeispiel! Mechanik 18.) Zeit-Ort-Diagramm In der nebenstehenden Abbildung ist ein t-x-diagramm einer geradlinigen Bewegung dargestellt.

6 a) Beschreibe den Bewegungsablauf in Worten. b) Bestimme die Geschwindigkeiten der Teilbewegungen. c) Zeichne das t-v-diagramm der Bewegung. 19.)Zeit-Geschwindigkeitsdiagramm Es handelt sich um eine geradlinige Bewegung. a) Berechne die insgesamt nach 70 s gefahrene Strecke. b) Berechne die Entfernung Start-Ziel. c) Zeichne das zur Bewegung gehörende Zeit-Orts-Diagramm, wenn der Körper für t = 0 bereits am Ort x 0 = 40 m ist. 20.) Interpretation von Diagrammen Die folgenden t-s-diagramme erzählen jeweils die Geschichte zweier Autos A und B, die auf einer Autobahn auf verschiedenen Fahrbahnen fahren.

7 a) An welchen Stellen haben A und B die selbe Geschwindigkeit? Begründe deine Antwort! b) An welchen Stellen treffen sich die Autos? Begründe deine Antwort! c) Falls sie sich treffen: Wer hat bis dahin die größere Strecke zurückgelegt? d) Nimm an, B wäre noch etwas schneller. Wie ändern sich dann die Antworten zur Teilaufgabe d)? 21.) Freier Fall a) Zeichne die t-s bzw. t-v Diagramme des freien Falls! b) ( Animation!) Atome 22.) Atomgröße Stell dir vor, der Atomkern wäre so groß wie ein Stecknadelkopf. Welche Ausdehnung hätte dann ungefähr ein Atom? 23.) Aufgaben vom ISB mit Lösungen cf44 Aufgaben 4-10

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