Ladung und Strom - Versionsgeschichte

Admin: /* Materialien */

2014-10-06T04:01:08Z

Materialien

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	*[http://www.youtube.com/watch?v=udA0WLtDg5w Kurzfassung auf Yotube]		*[http://www.youtube.com/watch?v=udA0WLtDg5w Kurzfassung auf Yotube]

	'''[[Physik und Systemwissenschaft in Aviatik~~\|Zurück zum Inhalt~~]]'''		'''[[Physik und Systemwissenschaft in Aviatik]]'''

	[[Kategorie:VorAV]]		[[Kategorie:VorAV]]

Admin: /* Materialien */

2011-11-21T06:25:46Z

Materialien

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	*[[Physik - Ein systemdynamischer Zugang für die Sekundarstufe II]] Seiten 46 - 51		*[[Physik - Ein systemdynamischer Zugang für die Sekundarstufe II]] Seiten 46 - 51
	*[https://cast.switch.ch/vod/clips/21dw3prm2p/link_box Videoaufzeichnung]		*[https://cast.switch.ch/vod/clips/21dw3prm2p/link_box Videoaufzeichnung]
			*[http://www.youtube.com/watch?v=udA0WLtDg5w Kurzfassung auf Yotube]

	'''[[Physik und Systemwissenschaft in Aviatik\|Zurück zum Inhalt]]'''		'''[[Physik und Systemwissenschaft in Aviatik\|Zurück zum Inhalt]]'''

Admin: /* Materialien */

2009-11-24T10:39:59Z

Materialien

← Nächstältere Version		Version vom 24. November 2009, 10:39 Uhr
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	*[https://home.zhaw.ch/~mau/Lehre/Skript/ElektrizitaetT.pdf Skript] Seiten 1 und 2		*[https://home.zhaw.ch/~mau/Lehre/Skript/ElektrizitaetT.pdf Skript] Seiten 1 und 2
	*[[Physik - Ein systemdynamischer Zugang für die Sekundarstufe II]] Seiten 46 - 51		*[[Physik - Ein systemdynamischer Zugang für die Sekundarstufe II]] Seiten 46 - 51
			*[https://cast.switch.ch/vod/clips/21dw3prm2p/link_box Videoaufzeichnung]

	'''[[Physik und Systemwissenschaft in Aviatik\|Zurück zum Inhalt]]'''		'''[[Physik und Systemwissenschaft in Aviatik\|Zurück zum Inhalt]]'''

Admin: /* elektrisches Feld */

2008-10-27T20:13:10Z

elektrisches Feld

← Nächstältere Version		Version vom 27. Oktober 2008, 20:13 Uhr
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	Isoliert aufgehängte, geladene Metallkugeln sind von einem radialsymmetrischen Feld umgeben. Ist die Kugel positiv geladen, zeigt der Feldstärkevektor radial nach aussen. Bei negativer Ladung zeigt der Feldstärkevektor an jedem Punkt des umgebenden Raumes gegen die Kugelmitte. Der Betrag der Feldstärke nimmt quadratisch mit dem Abstand zum Kugelzentrum ab und ist proportional zur Ladung der Kugel. Damit ergibt sich für eine Kugel mit der Ladung ''Q'' folgende Gesetzmässigkeit		Isoliert aufgehängte, geladene Metallkugeln sind von einem radialsymmetrischen Feld umgeben. Ist die Kugel positiv geladen, zeigt der Feldstärkevektor radial nach aussen. Bei negativer Ladung zeigt der Feldstärkevektor an jedem Punkt des umgebenden Raumes gegen die Kugelmitte. Der Betrag der Feldstärke nimmt quadratisch mit dem Abstand zum Kugelzentrum ab und ist proportional zur Ladung der Kugel. Damit ergibt sich für eine Kugel mit der Ladung ''Q'' folgende Gesetzmässigkeit

	:<math>E(r)=k\frac{\left\| Q \right\|}{r^2}</math> ~~\left\| A \right\|~~		:<math>E(r)=k\frac{\left\| Q \right\|}{r^2}</math>

	Der Faktor ''k'' ist eine universelle Konstante mit dem Wert 9 10<sup>9</sup> Vm/C. Im [[System International\|SI]] nimmt man statt ''k'' die elektrische Feldkonstante ''ε<sub>0</sub>'' = 8.854 10<sup>-12</sup> F/m		Der Faktor ''k'' ist eine universelle Konstante mit dem Wert 9 10<sup>9</sup> Vm/C. Im [[System International\|SI]] nimmt man statt ''k'' die elektrische Feldkonstante ''ε<sub>0</sub>'' = 8.854 10<sup>-12</sup> F/m

Thomas Rüegg: /* magnetisches Feld */

2008-10-23T15:38:17Z

magnetisches Feld

← Nächstältere Version		Version vom 23. Oktober 2008, 15:38 Uhr
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	Ein stromdurchflossener Leiter ist immer von einem Magnetfeld umgeben. Der elektrische Strom erzeugt in jedem Fall ein magnetisches Wirbelfeld, dessen Form und Intensität von der Stärke des Stromes und der Geometrie des Drahtes abhängt. Indem man Drähte zu Spulen wickelt, können im Innenraum der Spule ziemlich starke Magnetfelder erzeugt werden.		Ein stromdurchflossener Leiter ist immer von einem Magnetfeld umgeben. Der elektrische Strom erzeugt in jedem Fall ein magnetisches Wirbelfeld, dessen Form und Intensität von der Stärke des Stromes und der Geometrie des Drahtes abhängt. Indem man Drähte zu Spulen wickelt, können im Innenraum der Spule ziemlich starke Magnetfelder erzeugt werden.

	Die Stärke des magnetischen Feldes wird wie die des elektrischen an jedem Punkt des Raumes und zu jeder Zeit mit einer vektorwertigen Grösse gemessen. Aus historischen Gründen heisst diese Grösse magnetische Flussdichte oder Induktion. Wir wollen uns von diesem [[Altlast\|historischen Ballast]] befreien und nennen den Vektor, der die Stärke des magnetischen Feldes in Raum und Zeit vollständig beschreibt, korrekterweise magnetische Feldstärke '''''B'''''. Die magnetische Feldstärke '''''B''''' ist eine vektorwertige Grösse mit der Einheit '''Tesla''' (T).		Die Stärke des magnetischen Feldes wird wie die des elektrischen an jedem Punkt des Raumes und zu jeder Zeit mit einer vektorwertigen Grösse gemessen. Aus historischen Gründen heisst diese Grösse magnetische Flussdichte oder Induktion. Wir wollen uns von diesem [[Altlast\|historischen Ballast]] befreien und nennen den Vektor, der die Stärke des magnetischen Feldes in Raum und Zeit vollständig beschreibt, korrekterweise magnetische Feldstärke '''''B'''''. Die magnetische Feldstärke '''''B''''' ist eine vektorwertige Grösse mit der Einheit '''Tesla''' (1 T = 1 Vs / m<sup>2</sup>).

	Das magnetische Feld eines beliebig langen, geraden Drahtes lässt sich gut beschreiben. Dieses Feld umhüllt den Draht wie das Strömungsfeld des Tornados sein eigenes Auge. Legt man den Daumen der rechten Hand in Stromrichtung auf den Draht, zeigen die Finger die Richtung des Wirbels und somit die Orientierung der Feldstärkevektoren an. Der Betrag der Feldstärke ist proportional zur Stromstärke ''I'' und nimmt proportional mit Radius ''r'' (Abstand zur Drahtmitte) ab		Das magnetische Feld eines beliebig langen, geraden Drahtes lässt sich gut beschreiben. Dieses Feld umhüllt den Draht wie das Strömungsfeld des Tornados sein eigenes Auge. Legt man den Daumen der rechten Hand in Stromrichtung auf den Draht, zeigen die Finger die Richtung des Wirbels und somit die Orientierung der Feldstärkevektoren an. Der Betrag der Feldstärke ist proportional zur Stromstärke ''I'' und nimmt proportional mit Radius ''r'' (Abstand zur Drahtmitte) ab
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	:<math>B=\frac{\mu_0}{2\pi}\frac{I}{r}</math>		:<math>B=\frac{\mu_0}{2\pi}\frac{I}{r}</math>

	''μ<sub>0</sub>'' ist die magnetische Feldkonstante (4π 10<sup>-7</sup> H/m)		''μ<sub>0</sub>'' ist die magnetische Feldkonstante (4π 10<sup>-7</sup> Vs/Am)

	Vergleicht man das magnetische Feld eines Leiters mit dem elektrischen Feld einer Kugel, könnte man meinen, dass die beiden Felder prinzipiell verschieden strukturiert sind. Nimmt man aber die gleiche Geometrie, ist die Analogie deutlich erkennbar. Das elektrische Feld eines langen, geraden Drahtes mit einer konstanten Ladung pro Länge (''q'') erzeugt die folgende Feldstärke		Vergleicht man das magnetische Feld eines Leiters mit dem elektrischen Feld einer Kugel, könnte man meinen, dass die beiden Felder prinzipiell verschieden strukturiert sind. Nimmt man aber die gleiche Geometrie, ist die Analogie deutlich erkennbar. Das elektrische Feld eines langen, geraden Drahtes mit einer konstanten Ladung pro Länge (''q'') erzeugt die folgende Feldstärke (Betrag)

	:<math>E=\frac{1}{2\pi\varepsilon_0}\frac{q}{r}</math>		:<math>E=\frac{1}{2\pi\varepsilon_0}\frac{\left\| q \right\|}{r}</math>

	Der zugehörige Vektor zeigt bei positiver Ladung von der Drahtachse weg und bei negativer Ladung auf den Draht zu.		Der zugehörige Vektor zeigt bei positiver Ladung von der Drahtachse weg und bei negativer Ladung auf den Draht zu.

Thomas Rüegg: /* elektrisches Feld */

2008-10-23T15:29:10Z

elektrisches Feld

← Nächstältere Version		Version vom 23. Oktober 2008, 15:29 Uhr
Zeile 54:		Zeile 54:
	Isoliert aufgehängte, geladene Metallkugeln sind von einem radialsymmetrischen Feld umgeben. Ist die Kugel positiv geladen, zeigt der Feldstärkevektor radial nach aussen. Bei negativer Ladung zeigt der Feldstärkevektor an jedem Punkt des umgebenden Raumes gegen die Kugelmitte. Der Betrag der Feldstärke nimmt quadratisch mit dem Abstand zum Kugelzentrum ab und ist proportional zur Ladung der Kugel. Damit ergibt sich für eine Kugel mit der Ladung ''Q'' folgende Gesetzmässigkeit		Isoliert aufgehängte, geladene Metallkugeln sind von einem radialsymmetrischen Feld umgeben. Ist die Kugel positiv geladen, zeigt der Feldstärkevektor radial nach aussen. Bei negativer Ladung zeigt der Feldstärkevektor an jedem Punkt des umgebenden Raumes gegen die Kugelmitte. Der Betrag der Feldstärke nimmt quadratisch mit dem Abstand zum Kugelzentrum ab und ist proportional zur Ladung der Kugel. Damit ergibt sich für eine Kugel mit der Ladung ''Q'' folgende Gesetzmässigkeit

	:<math>E(r)=k\frac{Q}{r^2}</math>		:<math>E(r)=k\frac{\left\| Q \right\|}{r^2}</math> \left\| A \right\|

	Der Faktor ''k'' ist eine universelle Konstante mit dem Wert 9 10<sup>9</sup> Vm/C. Im [[System International\|SI]] nimmt man statt ''k'' die elektrische Feldkonstante ''ε<sub>0</sub>'' = 8.854 10<sup>-12</sup> F/m		Der Faktor ''k'' ist eine universelle Konstante mit dem Wert 9 10<sup>9</sup> Vm/C. Im [[System International\|SI]] nimmt man statt ''k'' die elektrische Feldkonstante ''ε<sub>0</sub>'' = 8.854 10<sup>-12</sup> F/m

	:<math>E(r)=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{Q}{r^2}</math>		:<math>E(r)=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{\left\| Q \right\|}{r^2}</math>

	Zur Veranschaulichung des elektrischen Feldes führt man oft [[Feldlinie]]n ein. Eine einzelne Feldlinie wird so durch den Raum geführt, dass an jedem Punkt die Feldstärke tangential zur Feldlinie steht. Feldlinien verhalten sich demnach zur Feldstärke wie Stromlinien zur Strömungsgeschwindigkeit. Die Analogie zwischen Strömung und Feld wird oft benutzt und liefert eine gute Grundlage für das Verständnis des elektrischen Feldes. Ein positiv geladener Körper kann dann als Quelle und ein negativ geladener als Senke des "Feldflusses" gesehen werden.		Zur Veranschaulichung des elektrischen Feldes führt man oft [[Feldlinie]]n ein. Eine einzelne Feldlinie wird so durch den Raum geführt, dass an jedem Punkt die Feldstärke tangential zur Feldlinie steht. Feldlinien verhalten sich demnach zur Feldstärke wie Stromlinien zur Strömungsgeschwindigkeit. Die Analogie zwischen Strömung und Feld wird oft benutzt und liefert eine gute Grundlage für das Verständnis des elektrischen Feldes. Ein positiv geladener Körper kann dann als Quelle und ein negativ geladener als Senke des "Feldflusses" gesehen werden.

Admin: /* Kontrollfragen */

2008-10-10T13:24:17Z

Kontrollfragen

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 #Das magnetische Feld eines stromdurchflossenen Drahtes umhüllt diesen in Form eines Wirbelzopfes. Wie nimmt die Feldstärke mit dem Abstand von der Drahtmitte ab?
 #Der elektrische Strom darf mit dem Volumenstrom verglichen werden. Was darf man vom Volumenstrom auf den elektrischen Strom übertragen? Worin besteht der grosse Unterschied?
 == Materialien ==

Admin: /* Stromkreis */

2008-10-10T13:05:14Z

Stromkreis

← Nächstältere Version		Version vom 10. Oktober 2008, 13:05 Uhr
Zeile 93:		Zeile 93:
	**der stromdurchflossene Leiter ist von einem magnetischen Wirbelfeld vollständig umhüllt		**der stromdurchflossene Leiter ist von einem magnetischen Wirbelfeld vollständig umhüllt
	*die elektrische Ladung kann wie das Volumen oder die Masse [[Bilanz\|bilanziert]] werden, falls man		*die elektrische Ladung kann wie das Volumen oder die Masse [[Bilanz\|bilanziert]] werden, falls man
	**dem negativ geladenen Körper einen Mangel an (positiver) Ladung ~~zuweist~~		**dem negativ geladenen Körper einen Mangel an (positiver) Ladung zuschreibt
	**im Strom nur den Transport von positiver Ladung sieht		**im Strom nur den Transport von positiver Ladung sieht

Admin: /* Ladung: Vorzeichen und Einheit */

2008-10-10T12:52:40Z

Ladung: Vorzeichen und Einheit

← Nächstältere Version		Version vom 10. Oktober 2008, 12:52 Uhr
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	Ein Körper kann einen Überschuss oder einen Mangel an elektrischer Ladung aufweisen. Weist ein Körper einen Ladungs'''mangel''' auf, nennt man ihn '''negativ''' geladen. Einem negativ geladenem Körper muss Ladung zugeführt werden, damit er in den elektrisch neutralen Zustand übergeht. Man hüte sich davor, bei diesem Vorgang von Abfuhr von negativer Ladung zu sprechen. Auch ein verschuldeter Mensch benötigt Geld, damit er finanziell wieder ins Gleichgewicht kommt: Schulden werden durch Zufluss von Wert und nicht durch Abfluss von Schuld abgebaut.		Ein Körper kann einen Überschuss oder einen Mangel an elektrischer Ladung aufweisen. Weist ein Körper einen Ladungs'''mangel''' auf, nennt man ihn '''negativ''' geladen. Einem negativ geladenem Körper muss Ladung zugeführt werden, damit er in den elektrisch neutralen Zustand übergeht. Man hüte sich davor, bei diesem Vorgang von Abfuhr von negativer Ladung zu sprechen. Auch ein verschuldeter Mensch benötigt Geld, damit er finanziell wieder ins Gleichgewicht kommt: Schulden werden durch Zufluss von Wert und nicht durch Abfluss von Schuld abgebaut.

	Im Experiment mit dem Glasstab fliesst die elektrische Ladung vom Stab auf die Kugel und dann über die Hand an die Erde ab. Im Experiment mit dem Bernsteinstab verläuft der Ladungstransport umgekehrt. ~~Das~~ Bernstein weist nach dem Reiben mit dem Katzenfell einen Mangel, einen Unterschuss, an elektrischer Ladung auf. Berührt man mit diesem ladungsmässig unterdotierten Stab die Metallkugel, geht elektrische Ladung von der Kugel an den Stab über. Die Kugel ist danach negativ geladen. Das Ladungsdefizit der Kugel wird von der Erde her aufgefüllt, sobald man diese mit der Hand berührt.		Im Experiment mit dem Glasstab fliesst die elektrische Ladung vom Stab auf die Kugel und dann über die Hand an die Erde ab. Im Experiment mit dem Bernsteinstab verläuft der Ladungstransport umgekehrt. Der Bernstein weist nach dem Reiben mit dem Katzenfell einen Mangel, einen Unterschuss, an elektrischer Ladung auf. Berührt man mit diesem ladungsmässig unterdotierten Stab die Metallkugel, geht elektrische Ladung von der Kugel an den Stab über. Die Kugel ist danach negativ geladen. Das Ladungsdefizit der Kugel wird von der Erde her aufgefüllt, sobald man diese mit der Hand berührt.

	Die elektrische Ladung wird in '''Coulomb''' (C) gemessen. Elektrostatisch betrachtet ist ein Coulomb eine sehr grosse Einheit. Mit Glas oder Bernstein bringt man nur einige Nanocoulomb (milliardstel Coulomb) Ladung auf die Metallkugel bzw. von dieser weg.		Die elektrische Ladung wird in '''Coulomb''' (C) gemessen. Elektrostatisch betrachtet ist ein Coulomb eine sehr grosse Einheit. Mit Glas oder Bernstein bringt man nur einige Nanocoulomb (milliardstel Coulomb) Ladung auf die Metallkugel bzw. von dieser weg.

Admin am 10. Oktober 2008 um 12:48 Uhr

2008-10-10T12:48:04Z

← Nächstältere Version		Version vom 10. Oktober 2008, 12:48 Uhr
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	Die [[elektrische Ladung]] gehört zu den bilanzierfähigen [[Primärgrösse\|Mengen]] der Physik. Was Ladung wirklich ist, vermag niemand zu sagen. Ladung kann gespeichert und transportiert werden. Ladung ist zudem ein [[Energieträger]].		Die [[elektrische Ladung]] gehört zu den bilanzierfähigen [[Primärgrösse\|Mengen]] der Physik. Was Ladung wirklich ist, vermag niemand zu sagen. Ladung kann gespeichert und transportiert werden. Ladung ist zudem ein [[Energieträger]].

	Die elektrische Ladung erzeugt eine elektrisches Feld, der zugehörige Strom ein magnetisches Feld. Strom kann fliessen, ohne dass der stromdurchflossene Leiter elektrisch geladen ist. Man misst dann ein reines Magnetfeld.		Die elektrische Ladung erzeugt eine elektrisches Feld, der zugehörige Strom ein magnetisches Feld. Ein Strom kann fliessen, ohne dass der stromdurchflossene Leiter elektrisch geladen ist. Man misst dann ein reines Magnetfeld.

	==Lernziele==		==Lernziele==