Physikblätter

So, jetzt komme ich endlich dazu. Ich hoffe, ihr habt euch eure Rechnungen soweit gemerkt, dass ihr jetzt noch vergleichen könnt und die Fehler korrigieren.

Blatt vom Freitag, die Alpha-Teilchen-Aufgabe 2
a
Rechte Hand statt linker Hand, weil 4He-Kerne positiv geladen sind. Liegt dran, dass die Lorentzkraft durch F = q v B gegeben ist, also mit dem Vorzeichen von v die Richtung ändert . Also muss das Feld in die Zeichenebene hinein verlaufen.
Die Lorentzkraft ist immer orthogonal zur Geschwindigkeit, sie kann also nicht beschleunigen und nicht bremsen. Sie kann den Geschwindigkeitsvektor nur seitlich beeinflussen, also nur seine Richtung ändern.

b. Haben wir an der Tafel gemacht. Braucht ihr morgen nicht. Also keine Panik.

c. Zentripetalkraft= Lorentzkraft
    m v²/r = q v B
   v = q B r/m und dann einmal r = 0,05m und 0,85 m einsetzen. Gibt einmal
  4,8*10^3 m/s und zum Anderen 8,2*10^4 m/s. Die Masse von Alpha-Teilchen ist 6,64*10^-27 kg. Steht im Physikbuch oder im Netz. Die Ladung ist 2*1,6*10^-19 C, zweimal positive Elementarladung.

d.
1. E = U/d = 5,0*10^3 V/m (oder Einheit N/C, ist dasselbe) Oben positiv, also von oben nach unten.
2. N = Gesamtladung/Einzelladung = 2,2*10^10. Ganz schön viele.
3. Elektrische Kraft = Lorentzkraft:
   E*q = q v B
  v = E/B = 2,5*10^6 m/s

Blatt vom Freitag - Aufgabe 1 - Leiterbügel im Feld zwischen zwei Helmholtz-Spulen

a. angezeigt Kraft nimmt zu. Die beiden vertikalen Leiterstücke erfahren Kraft jeweils nach außen. Beide heben sich auf. Das horizontale Stück unten erfährt eine Kraft nach unten.
b. von 40cN auf 65cN. Magnetische Kraft beträgt F=25cN=0,25N
  B = F/(s*I) = 0,083 T = 83 mT
c. Die magnetische Kraft auf das horizontale Leiterstück unten wirkt nun nach Oben. Also wird F=40cN-25cN=15cN angezeigt.

Die war einfach, oder?

Blatt vom Montag davor, das schon am vorigen Samstag im Netz stand:

Aufgabe 1, Feld um einen Draht
a/b. Siehe Mitschrieb, oder Buch Kapitel 1.2.1 auf S33f.
c. Ist erklärt im hellblauen Kasten auf S 37. Jeder Draht macht beim jeweils anderen ein magnetisches Feld nach der Örsted-Regel. Dort fließt der Strom, der eine Lorentzkraft zum jeweils anderen Draht bewirkt.
d. B = 2*10^-5 T, Wie gesagt, hatte vergessen zu schreiben, dass die Ströme I=1,0A sind.
   F = B*s*I = 4*10^-7 N

Aufgabe 2, Braunsche Röhre
a. W = q U =  1,6*10^-16 J, v = (2 W/m)^0.5 = 1,9*10^7 m/s
b. t = s/v = 1,6*10^-9 s
c. Vertikalgeschwindigkeit v = at = (F/m)*t = q (U/d )*t/m = 1,7*10^6 m/s. Achja, ich habe vergessen: a = F/m = q (U/d) / m = 1,05*10^15 m/s²
d.  Winkel so dass   tan(alpha) = v_vertikal/v_horizontal = 0,09, verhältnis der beiden Katheten im Geschwindigkeitsdreieck. Ergibt alpha = 5,1°.
e. Nötige Flussdichte
    q U/d = q v B
   B = U/(vd) =  3,16*10^-4 T
  Helmholtz-Spulen haben die Formel
   B = my0 * 0,8^1,5 * n*I/R
   I = B*R/(my0*0,8^1,5*n) = 0,35 A

Übungen am Montag 7.12.

Hier ein Übungsblatt, mit dem ihr euch schon bis Montag beschäftigen könnt, und damit die Franzosenbetreuer wissen, was am Montag im Unterricht passiert.

Formeln habe ich jetzt keine dazugeschrieben, auch nicht die Konstanten my_0 und die Masse und Ladung von Elektronen. Die müsst ihr euch aus dem Buch oder euren Mitschrieben zusammensuchen. Für die Ablenkung der Elektronen braucht ihr F = ma und v = at und s = vt.

Am Freitag wird das dann etwas einfacher.

Übungen für die Klausur der Zweistünder

Hier ist eine PDF-Datei mit Übungen zur Klausur am nächsten Dienstag:
https://drive.google.com/file/d/0B06_CcbKkwlKeGNkeXlvcnRQWkE/view?usp=sharing

Ich würde in der ersten Stunde einiges dazu besprechen, in der Zweiten dann eine kleine Klausur schreiben.

Wir können dann später im Halbjahr noch eine weitere kleine Klausur machen und eine geschickte gemeinsame Wertung machen. Hatte ich schon einmal gemacht. War nicht schlecht.

Millikan-Öltröpfchen-Versuch in einer Simulation
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/ladungen-felder-oberstufe/millikan-versuch-schwebemethode
http://physik-am-gymnasium.de/SekII/Elektrisches_Feld/millikan_aufbau.html

Übungsblatt

Auf das Übungsblatt habe ich Lösungen mit kurzem Lösungsansatz dazugeschrieben und als PDF hier eingestellt.

Vorschläge für GFS

Jede(r) kann aus einem Hobby oder anderen Hauptfächern verwandte Themen beisteuern. Einfach fragen. Mir gefallen haben bisher:

• Signale in Nervenfasern
• Erdmagnetfeld
• Nord- bzw. Polarlichter
• Erdbebenwellen
• Tsunami, Tsunami-Warnsystem
• Frequenzen und Obertöne, Klangfarbe
• Frequenzen im Ohr, Gehör
• Ultraschall-Untersuchung
• Blauer Himmel, polarisiertes Licht, Orientierung von Insekten
• TFT- und LCD-Bildschirme
• Genauigkeit von optischen Instrumenten, z.B. Teleskopen
• Rasterkraftmikroskop, Rastertunnelmikroskop
• Orbitalmodel: Physik in der Chemie
• Kernspin-Untersuchung

Zeitlich sind sie auch austeigend. Wellen sind vor allem im 2. Halbjahr und Anfang vom 3. Die letzten 3 Themen sind erst im dritten Halbjahr. Man kann natürlich auch alles (mehr oder weniger) nach hinten verschieben, dann wäre die GFS eine auffrischende Erinnerung an frühere Themen.

Magnus-Effekt

auch bekannt als Bananenflanke
https://www.youtube.com/watch?v=2OSrvzNW9FE