Hier eine Übersicht über den Stoff der Klausur 11/2

1. Statisches elektrisches Feld

Kondensator

Kapazität:

\(C = \frac{Q}{U}\) (FS, S. 22)

\( C = \epsilon_r \cdot \epsilon_0 \cdot \frac{A}{d}\) (FS, S. 22)

Energie: \(E_{el} = \frac{1}{2} \cdot C \cdot U^2\) (FS, S. 22)

Bewegung im E-Feld

Ladungen im E-Feld: Längs- und Querfeld

2. Statisches magnetisches Feld

Magnetische Flussdichte

\(F_{mag} = I \cdot l \cdot B\) (FS, S. 23)

Lorentzkraft

\(F_L = |q| \cdot v \cdot B\) (FS, S.23)

Hall-Effekt

\(U_H = \frac{1}{n \cdot e} \cdot \frac{IB}{d}\) (FS, S. 24, mit Abbildung!)

Ansatz

\(F_{el} = e \cdot E = e \cdot \frac{U_H}{b}\) mit

\(F_L = e \cdot v \cdot B\) gleichsetzen

Magnetfeld in einer langen Spule

\(B = \mu_0 \cdot \mu_r \cdot \frac{I \cdot N}{l}\) (FS, S. 24)

3. Bewegung geladener Teilchen in Feldern und Einblick in die spezielle Relativitätstheorie

Bewegung von Ladungen in elektrischen und/oder magnetischen Feldern

z.B.:

  • Beschleunigung von Elektronen im Längsfeld (Elektronenstrahl erzeugen)
  • Geschwindigkeitsfilter (Überlagerung von E- und B-Feld)
  • Massenspektroskopie (spezifische Masse)
  • Zyklotron

Berücksichtigung relativistischer Effekte

Lorentzfaktor \(\gamma = \frac{1}{\sqrt{1 – \frac{v^2}{c^2}}}\) (FS, S. 13)

Relativistische Massenzunahme \(m = \gamma \cdot m_0\) (FS, S. 14)

Relativistische Energie \(E\) (FS, S. 14)

\(E = mc^2 = E_0 + E_{kin}\)

\(E_{kin} = (m -m_0) c^2 = (\gamma -1)m_0 c^2\)

Strategie

Werden Ladungen \(Q\) mittels einer Spannung auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt, dann bestimmt man über \(E_{kin}=Q\cdot U\) den Lorentzfaktor \(\gamma\). Aus \(\gamma\) lässt sich die Geschwindigkeit \(v\) ableiten und die Masse \(m = \gamma \cdot m_0\) berechnen.

4. Elektromagnetische Induktion

Induktionsspannung eines bewegten Leiters im Magnetfeld

\(U_{ind} = Blv\) (FS, S. 25)

Magnetischer Fluss

\(\phi = BA\) (FS, S. 25)

Induktion durch Flussänderung:

Allgemeines Induktionsgesetz

\(U_{ind} =  – N\dot{\phi}\) (FS, S. 25)

Geht über den aktuellen Stand hinaus!

 

1ph1-Klausur am 30.05.2017

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