Elektrizitätslehre

Grundkurs Klasse 11

Elektrisches Feld, Magnetisches Feld, Elektromagnetische Induktion, Leitungsvorgänge

Die Schüler erweitern und vertiefen ihre Kenntnisse zur Elektrizitätslehre. Dabei werden Vorkenntnisse aus der Mechanik genutzt und Vorleistungen für die Behandlung der Optik und Atomphysik bereitgestellt. Die Schüler lernen Gemeinsamkeiten und Unterschiede elektrischer und magnetischer Felder, auch im Vergleich mit den Gravitationsfeldern, kennen.
Eine Vertiefung erfolgt durch die Einführung feldbeschreibender Größen des elektrischen und magnetischen Feldes sowie durch die quantitative Behandlung des Induktionsgesetzes, der Selbstinduktion und der Wechselstromwiderstände. Den Schülern wird bewusst, dass elektrische und magnetische Felder Träger von Energie sind. Gemeinsamkeiten, Analogien und Unterschiede dieser Felder werden deutlich gekennzeichnet; dabei wird dem Feldlinienbild als Modell der Felder besondere Aufmerksamkeit geschenkt.
Bei der Untersuchung der elektromagnetischen Induktion wird den Schülern die enge Verknüpfung von elektrischen und magnetischen Feldern bewusst gemacht. Zur mathematischen Formulierung des Induktionsgesetzes werden Elemente der Differentialrechnung genutzt.
Ausgehend von ihren Erkenntnissen aus dem Mechanikkurs lernen die Schüler an weiteren Beispielen den Zusammenhang von Beobachtung, Experiment, Hypothese und Theorie kennen. Die Behandlung der technischen Anwendung der elektromagnetischen Induktion und der Hertzíschen Wellen lässt die Schüler erkennen, zu welchen tiefgreifenden Veränderungen diese im Leben der Menschen geführt haben.
Die Schüler werden weiter angeregt und befähigt, technische Prozesse mit ihren physikalischen Kenntnissen zu analysieren sowie ausgehend von ihren Kenntnissen technische Lösungen vorzuschlagen. Sie lernen die elektrische Energie als hochwertige Energieform schätzen und ziehen daraus Schlussfolgerungen für eine angemessene persönliche Nutzung.

Elektrisches Feld



Inhalt

Hinweis

Links

Ladungen

    Eigenschaften von Ladungen
    Nachweismethoden

Physik 9, Lernbereich Elektrizitätslehre
Elektroskop, Galvanometer 

 

Coulombísches Gesetz

Analogie zum Gravitationsgesetz

 

Elektrisches Feld

    Nachweis des elektrischen Feldes
    Feldlinienbilder

Feldlinienbilder als Modelle
Zeichnen und Interpretieren von Feldlinienbildern

 

Elektrische Feldstärke


    Homogenes elektrisches Feld im Plattenkondensator

Historische Entwicklung des Feldbegriffes

 

Arbeit im homogenen elektrischen Feld

 

 

Elementarladung

 

 

Millikanexperiment

 

 

Kapazität eines Kondensators


    Kapazität eines Plattenkondensators (Je-desto-Aussage)

SE Entladungskurve eines Kondensators

 

Beschleunigung geladener Teilchen im elektrischen Feld

Berechnungen zur Bewegung der Teilchen im homogenen elektrischen Feld mit einer Anfangsgeschwindigkeit parallel oder senkrecht zu den Feldlinien
Analogie zu Wurfbewegungen

 

 

Magnetisches Feld

 

Inhalt

Hinweis

Links

Magnetismus bei Dauermagneten und stromdurchflossenen Spulen

    Nachweis des magnetischen Feldes

 

 

Feldlinienbilder

Feldlinienbilder als Modelle
Zeichnen und Interpretieren von Feldlinienbildern

 

Z: Magnetfeld der Erde

 

 

Kraft auf stromdurchflossene Leiter im Magnetfeld

Richtung und Betrag der Kraft

 

Magnetische Flussdichte

Drehspulenmessinstrument

 

Lorentzkraft

Richtung und Betrag der Kraft

 

Ablenkung bewegter Elektronen im homogenen magnetischen Feld

    Bewegung geladener Teilchen auf einer Kreisbahn

 

 

Spezifische Ladung des Elektrons

Projekt Bestimmung von Naturkonstanten

 

 

Elektromagnetische Induktion

 

Inhalt

Hinweis

Links

Induktion einer Spannung im zeitlich konstanten Magnetfeld

Herleiten der Gleichung

 

Induktion einer Spannung im zeitlich veränderlichen Magnetfeld

 

 

Z: Magnetischer Fluss

 

 

Induktionsgesetz

    Z:

 

 

Lenzísches Gesetz

Ableiten aus dem Energieerhaltungssatz

 

Wirbelströme

 

 

Selbstinduktion

 

 

Würdigung M. Faradays

 

 

Anwendung der Induktion in Generator und Transformator

    Bedeutung der Induktion für die Energiewirtschaft

Bedeutung des Transformators bei der
Übertragung von Elektroenergie

 

 

Leitungsvorgänge

 

Inhalt

Hinweis

Links

Leitungsvorgänge in Metallen

Temperaturabhängigkeit des Widerstandes

 

Leitungsvorgänge in Halbleitern

 

 

Aufbau und Wirkungsweise eines Transistors

SE Eigenschaften elektronischer Bauelemente

 

Einfluss der Elektronik auf das Leben der Menschen

Anwendungen des Transistors