GK 12.1 - Elektrisches und magnetisches Feld

  • Elektrisches Feld
    • Homogenes und inhomogenes Feld, Influenz
      • Feldlinienbilder (radialsymmetrisches Feld einer Punktladung, homogenes Feld eines Plattenkondensators)
      • Influenz bei Leitern
      • Polarisation bei Nichtleitern
      • elektrische Ladung als abgeleitete Größe der Stromstärke (I=ΔQ/Δt)
      • Ladung als Erhaltungsgröße
    • Quantisierung der Ladung
      • Millikan-Versuch im Schwebefall
    • Coulombkraft
      • Coulombsches Gesetz
      • Superpositionsprinzip
    • Feldstärke
      • Definition: E=F/q ("Feldstärke ist Kraft pro Ladung")
      • Feldstärke im homogenen Feld (E=U/d)
      • Feldstärke im radialsymmetrischen Feld
    • Spannung, Stromstärke
      • Energieumwandlung im homogenen elektrischen Feld
      • Definition: U=W/q ("Spannung ist Energie pro Ladung")
      • Feldstärke E=U/d im homogenen Feld des Plattenkondensators
      • Gesetze des Gleichstromkreises (Definition des Widerstandes: R=U/I, 1. und 2. Kirchhoffsches Gesetz)
    • Kapazität, Feldenergie
      • Definition: C=Q/U ("Kapazität ist aufgenommene Ladungsmenge pro Ladungsspannung")
      • Herleitung von C=ε0 ⋅ εr ⋅ A/d für den Plattenkondensator
      • εr als Materialkonstante
      • Reihen- und Parallelschaltung von Kondensatoren
      • Kondensator als Energiespeicher (W=1/2CU2)
  • Magnetisches Feld
    • Feldstärke, Feldenergie
      • Feldlinienbilder magnetischer Felder von stromdurchflossenen Leitern und Spulen
      • Definition: B=F/(L⋅I) "Flussdichte ist Kraft auf einen Probestrom"
      • Bewegung von Ladungen als Ursache vom Magnetfeldern
      • Richtuingszusammenhang von Strom- Feld- und Kraftrichtung (orthogonale Fälle)
      • Magnetfeld (B=μ0 ⋅μr⋅N⋅L/I) im Inneren einer langen Spule
    • Lorentzkraft
      • Bewegungen geladener Teilchen im Fall v0 parallel und senkrecht zum magnetischen Feld
    • Ladungsträger in elektrischen und magnetischen Feldern
      • Aufbau, Wirkungsweise und Anwendung der Braunschen Röhre
      • Einheit Elektronenvolt
      • nichtrelativistische (v < 0,1c) quantitative Betrachtung der Bewegung geladener Teilchen in elektrischen Feldern
      • c als Grenzgeschwindigkeit
      • Bewegungen geladener Teilchen im Fall v0 parallel und senkrecht zum magnetischen Feld, quantitative Betrachtungen
      • Überlagerung homogener elektrischer und magnetischer Felder in einfachen Fällen (Geschwindigkeitsfilter)
    • Induktion
      • Induktionsspannung aufgrund einer zeitlichen Änderung des magnetischen Flusses
      • Induktionsgesetz in der Formulierung Uind=-n⋅ ΔΦ/Δt
      • quantitativ nur für stückweise lineare Veränderungen von A und B und nur in orthogonalen Fällen
      • Lenzsche Regel und Energieerhaltung
      • Selbstinduktion und Induktivität L einer langen Spule
      • Energie des Magnetfeldes der Spule (W=1/2LI2)