Hinweise zur mündlichen Prüfung Experimentalphysik

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1 Hinweise zur mündlichen Prüfung Experimentalphysik Um ein Gefühl dafür zu bekommen, was von Ihnen in der mündlichen Examensprüfung erwartet wird, hat Herr Matzdorf für die Experimentalphysik II eine Zusammenstellung der Themen gemacht, die für die verschiedenen Lehrämter von Bedeutung sind. Für die Experimentalphysik I gibt es eine solche Liste nicht, aber vielleicht hilft Ihnen diese Liste bereits, das Anspruchsniveau grob einzuschätzen. Lehramt-Gymnasium A. Lösung von Rechenaufgaben zu den Themen Coulombsches Gesetz: Feldstärke und Potential einer Punktladung, Kraft zwischen zwei Punktladungen und potentielle Energie einer Ladung im Feld einer anderen Ladung. Lehramt Haupt- und Realschulen A. Lösung von Rechenaufgaben zu den Themen Coulombsches Gesetz: Feldstärke einer Punktladung, Kraft zwischen zwei Punktladungen und potentielle Energie einer Ladung im Feld einer anderen Ladung. Anwendung des Superpositionsprinzips. Kondensatoren: Zusammenhang zwischen Ladung, Kapazität, Spannung und gespeicherter Energie bei Kondensatoren allgemein. Berechnung der Kapazität bei Plattenkondensatoren, Feldstärke im Plattenkondensator. Berechnung der Gesamtkapazität von mehreren parallel und in Reihe geschalteten Kondensatoren. Kondensatoren: Zusammenhang zwischen Ladung, Kapazität, Spannung und gespeicherter Energie bei Kondensatoren allgemein. Berechnung der Kapazität bei Plattenkondensatoren, Feldstärke im Plattenkondensator. Berechnung der Gesamtkapazität von mehreren parallel und in Reihe geschalteten Kondensatoren. Strom: Zusammenhang Strom, Stromdichte, Ladungsdichte und Driftgeschwindigkeit. Ohmsches Gesetz: Zusammenhang Strom, Spannung, Widerstand und Zusammenhang Stromdichte Feldstärke und Leitfähigkeit. Widerstände: Berechnung des Widerstandes eines Drahtes bei vorgegebener Geometrie und spezifischem Widerstand. Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen. Elektrische Leistung beim Stromfluss in ohmschen Widerständen Magnetfelder: Berechnung der Felder für geraden Draht und lange Spule. Energiedichte und Gesamtenergie in einem Magnetfeld. Lorentz-Kraft: Berechnung des Kraftvektors auf eine bewegte Ladung im Magnetfeld. Rechnungen zur Kreisbewegung im homogenen Feld. Kraft auf stromdurchflossenen Leiter im homogenen Magnetfeld. Ohmsches Gesetz: Zusammenhang Strom, Spannung, Widerstand Widerstände: Berechnung des Widerstandes eines Drahtes bei vorgegebener Geometrie und spezifischem Widerstand. Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen. Elektrische Leistung beim Stromfluss in ohmschen Widerständen Magnetfelder: Berechnung der Felder für geraden Draht und lange Spule. Lorentz-Kraft: Berechnung des Kraftvektors auf eine bewegte Ladung im Magnetfeld. Rechnungen zur Kreisbewegung im homogenen Feld. Kraft auf stromdurchflossenen Leiter im homogenen Magnetfeld.

2 Dipole: Dipolmoment, Drehmoment auf einen Dipol im homogenen Feld. Induktion: Berechnung der induzierten Spannung an Spulen und Leiterschleifen bei vorgegebener Zeitabhängigkeit des Magnetfeldes Induktivität von Zylinderspulen Wechselstrom: Berechnung von Effektivwerten Transformator: Berechnung des Spannungsverhältnisses aus den Windungszahlen. Induktion: Berechnung der induzierten Spannung an Spulen und Leiterschleifen bei vorgegebener Zeitabhängigkeit des Magnetfeldes Induktivität von Zylinderspulen Wechselstrom: Berechnung von Effektivwerten Transformator: Berechnung des Spannungsverhältnisses aus den Windungszahlen. Wellen: Zeit- und Ortsabhängigkeit der Auslenkung bei einer Welle für ebene Wellen und Kugelwellen. Phasengeschwindigkeit einer Welle. Wellen in Materie: Zusammenhang Lichtgeschwindigkeit in Materie und Brechungsindex. Brechungsgesetz: Zusammenhang Einfallswinkel, Brechungswinkel, Brechungsindex Linsen: Zusammenhang Gegenstandsweite, Brennweite und Bildweite. Berechnung der Vergrößerung Beugung und Interferenz: Berechnung der Winkel unter denen Minima bei der Beugung an Einzelspalt, Doppelspalt und Beugungsgitter beobachtet werden. Wellen in Materie: Zusammenhang Lichtgeschwindigkeit in Materie und Brechungsindex. Brechungsgesetz: Zusammenhang Einfallswinkel, Brechungswinkel, Brechungsindex Linsen: Zusammenhang Gegenstandsweite, Brennweite und Bildweite. Berechnung der Vergrößerung Beugung und Interferenz: Berechnung der Winkel unter denen Minima bei der Beugung an Einzelspalt, Doppelspalt und Beugungsgitter beobachtet werden.

3 B. Verständnis grundlegender Zusammenhänge und Einordnung in einen übergreifenden Zusammenhang. Interpretation grundlegender Gleichungen. Qualitative Kenntnis verschiedener Effekte Grundlegende Eigenschaften geladener Teilchen Influenz B. Verständnis grundlegender Zusammenhänge und Einordnung in einen übergreifenden Zusammenhang. Interpretation grundlegender Gleichungen. Qualitative Kenntnis verschiedener Effekte Grundlegende Eigenschaften geladener Teilchen. Influenz. Poissongleichung, Gaussscher Satz. Dielektrika und dielektrische Verschiebungsdichte. Mikroskopisches Bild beim Strom, Kontinuitätsgleichung. Effekte im Zusammenhang mit der Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit. Kirchhoffsche Gesetze. Eigenschaften von Strom- und Spannungsmessgeräten. Erzeugung von Magnetfeldern, Quellenfreiheit und Ampèrsches Gesetz, Stokescher Satz. Kirchhoffsche Gesetze. Eigenschaften von Strom- und Spannungsmessgeräten. Erzeugung von Magnetfeldern. Biot-Savertsches Gesetz. Halleffekt. Dia-, Para- und Ferromagnetismus. Magnetisierung, magnetische Suszeptibilität und relative Permeabilität. Induktion, Lenz sche Regel, Selbstinduktion. Dia-, Para- und Ferromagnetismus. Magnetische Suszeptibilität und relative Permeabilität. Induktion, Lenz sche Regel, Selbstinduktion. Verschiebungsstrom. Maxwell-Gleichungen.

4 Komplexe Widerstände in Wechselstromkreisen, Blind- und Wirkleistung. Frequenzfilter, qualitatives Verhalten von Amplitude und Phase. Wellen, Reflexion von Wellen, stehende Wellen, Polarisation. Wellen, Reflexion von Wellen, stehende Wellen, Polarisation. Wellengleichung. Abstrahlung elektromagnetischer Wellen vom Dipol. Wellen in Materie, Dispersion. Fresnelsche Formeln, Brewsterwinkel, Totalreflexion. Doppelbrechung, optische Aktivität, Methoden zur Erzeugung von polarisiertem Licht. Zeichnen von Strahlengängen für Spiegel, Hohlspiegel, Sammellinse, Zerstreuungslinse. Reelles Bild, virtuelles Bild, Hauptebenen bei dünnen und dicken Linsen. Linsenfehler. Prisma. Kohärenz, kohärente und inkohärente Überlagerung von Wellen, Interferenz. Beugung, Huygensches Prinzip. Geometrische Veranschaulichung zum Auffinden von Beugungsminima bei Einzelspalt, Doppelspalt und Beugungsgitter. Beugungsbegrenzung des Auflösungsvermögens. Strahlengänge für Lupe, Mikroskop und Fernrohr. Wellen in Materie, Dispersion. Brewsterwinkel, Totalreflexion. Doppelbrechung, Methoden zur Erzeugung von polarisiertem Licht. Zeichnen von Strahlengängen für Spiegel, Hohlspiegel, Sammellinse, Zerstreuungslinse. Reelles Bild, virtuelles Bild, Hauptebenen bei dünnen und dicken Linsen. Linsenfehler. Prisma. Kohärenz, kohärente und inkohärente Überlagerung von Wellen, Interferenz. Beugung, Huygensches Prinzip. Geometrische Veranschaulichung zum Auffinden von Beugungsminima bei Einzelspalt, Doppelspalt und Beugungsgitter. Beugungsbegrenzung des Auflösungsvermögens. Strahlengänge für Lupe, Mikroskop und Fernrohr. Prinzip von Spektrometern.

5 C. Notwendige Fähigkeiten aus der Mathematik und anderen Bereichen Umstellen von Gleichungen. Differenzieren von Polynomen, sin, cos, Exponentialfunktion. Kettenregel, Produktregel und Quotientenregel beim Differenzieren. C. Notwendige Fähigkeiten aus der Mathematik und anderen Bereichen Umstellen von Gleichungen. Differenzieren von Polynomen, sin, cos, Exponentialfunktion. Kettenregel, Produktregel und Quotientenregel beim Differenzieren. Partielle Ableitungen. Integrieren von Polynomen, sin, cos, Exponentialfunktion. Addition von Vektoren, Skalarprodukt, Kreuzprodukt. Flächeninhalte von Kreis, Rechteck und Kugeloberfläche. Volumeninhalte von Quader, Kugel, Zylinder. Gesetze für rechtwinklige Dreiecke, Strahlensätze Rechnen mit Einheiten. Umrechnung von gebräuchlichen Einheiten in SI-Einheiten. Integrieren von Polynomen, sin, cos, Exponentialfunktion. Addition von Vektoren, Skalarprodukt, Kreuzprodukt. Flächeninhalte von Kreis, Rechteck und Kugeloberfläche. Volumeninhalte von Quader, Kugel, Zylinder. Gesetze für rechtwinklige Dreiecke, Strahlensätze Rechnen mit Einheiten. Umrechnung von gebräuchlichen Einheiten in SI-Einheiten. Die o.g. Stichworte verstehen sich ohne Garantie auf Vollständigkeit, sollen aber helfen sich gezielter auf prüfungsrelevante Themen vorzubereiten.