Themen und Aufgaben für die Klausur

Im Buch ist vieles schön erklärt und einige unserer Versuche sind in den Bildern dargestellt.
Wir hatten die Teilkapitel 1.1.1 bis 1.1.7 auf den Seiten 14 bis 25.
Im Kapitel 1.1.8 sind wir bis auf Seite 27 zur Gleichung (1.18) gekommen. Das war euer Versuch, also ihr mitverfolgt habt wie sich der Kondensator entlädt.

Schaut auch ruhig die blauen Textfelder, z.B. Gewitter oder Faraday-Käfig an. Versucht auch das zu verstehen und in das übrige einzuordnen.

Bei leifiphysik findet ihr noch schöne Videos und weitere Aufgaben im entsprechenden Kapitel: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/ladungen-felder-oberstufe

Aufgaben und kleine Hinweise.
S31:
1 vor allem Versuche aus der ersten Woche
2 Q=I*t
3 Polarisation im Vergleich zu frei beweglichen Ladungen
4 Elektronen haben eine kleine Masse
5 einmal sigma=eps0*epsr*E und einmal Coulombgesetz
6 bei den 5° müsst ihr mit Kräfteaddition und tangens argumentieren. Nach unten wirkt m*g und seitlich wirkt die elektrische Kraft, also das elektrische Feld.
7 den Versuch habe ich vorgeführt
8 sag ich mal nichts
9 hatten wir glaub schon im Unterricht. Achtet auf die Umrechnung 10000cm²=1m².

Weitere Aufgaben
S46 und 47
1,2,3,4,6,7 (Energie), 10, 11 (Löffelchen :-) oder auch euer Entladeversuch), 14 (mit F=m*a), 15a, 16, 17 (vielleicht ohne d)

Übungsblatt vom 25.10.

Aufgabe 1

1. Coulombkraft. Beide Ladungen einsetzen, Abstand r.  F=5.4*10^-8 N
2. Feld von der einen Ladung:  1/(4 pi eps0) Q1/r²
   Feld von der anderen Ladung:  1/(4 pi eps0) Q2/r²
   Die Beträge beider Felder müssen addert werden, weil sie in die gleiche Richtung zeigen.
   Ergebnis: E=180 N/C bzw. 180 V/m

Aufgabe 2

1. sigma = Q/A = Q/(4 pi r²) = 6.4*10^-10 C/m²
2. E = sigma/eps0 = 72 N/C
3. Einsetzen in die Coulombformel  1/(4 pi eps0) * Q/r² ergibt das Gleiche
4. phi = 1/(4 pi eps0) * Q/r = 7.2 V
5. Das entspricht auch der Spannung U zwischen Kugeloberfläche und Punkten in unendlicher Entfernung. Damit ist C = Q/U = 8*10^-11 C / 7.2 V = 1.1*10^-11 F = 11 pF
6. U = phi = 1/(4 pi eps0) * Q/r
   C = Q/U = 4 pi eps0 * r
   das heißt, je größer eine Kugel, desto größer ihre Kapazität, also desto mehr Ladung kann sie tragen, wenn sie eine bestimmte Potentialdifferenz zum Unendlichen hat. Je größer, desto mehr: klingt logisch.

Aufgabe 3

1. Die Ladung zieht Elektronen an. Es ergibt sich ein negativ geladener "Fleck" um den Lotfußpunkt herum. Zu dicht können die Elektronen nicht werden, weil sie sich gegenseitig abstoßen. Je größer die Ladung, desto dichter.
2. Hier die mit geogebra berechneten Äquipotentialflächen (d.h. Linien, weil wir nur einen Querschnitt zeichnen können)

Aufgabe 4
Beschreibt euren Versuch.

Aufgabe 5
C = eps0 * epsr * A/d = 1.2*10^-8 F = 12 nF

Vorschläge für GFS

da verweise ich auf meinen Eintrag von vor drei Jahren: https://viererphysik.blogspot.com/2015/09/vorschlage-fur-gfs.html

Äquipotentiallinien bzw. -flächen

Versuchsaufbau
Das Papiertuch wird mit Salzlösung angefeuchtet.
Das rote und das blaue Kabel, die vom Netzgerät zu den Klammern führen, bringen das Potential bzw. das elektrische Feld in das feuchte Papier.
Mit dem schwarzen Kabel tastet ihr das Papier ab und könnt so für jeden Punkt den Spannungsunterschied zur Klammer am blauen Kabel (Minuspol) messen.
Findet die "Höhenlinien" mit ganzzahligen Potentialen.

Elektrisches Feld

Coulombkraft in einer Simulation mit kleinen Aufgaben: https://www.geogebra.org/m/ay8zpeug

Schrödinger und Maxwell

Moritz hat mich gestern über FB gefragt, wie man in so einer "erkläre"- oder "beschreibe"-Frage über die Wellenfunktion schreiben kann. Es kommt ja oft am Schluss sowas mit einem Quanten-Zitat, wo man etwas dazu sagen muss.

Heute bin ich eine Weile wo rumgesessen und hatte nur Papier und einen Bleistift dabei. Da habe ich so Kurzzusammenfassungen zu Schrödinger-Wellenfunktionen und zu Maxwell geschrieben. Das habe ich eingescannt und hänge es hier an.

Vielleicht bringt euch das was, wenn ihr es lest, und es zu dem passt, was ihr euch ohnehin dazu gedacht habt. Wenn ihr es nur teilweise versteht, auch nicht schlimm, aber bitte lernt den Rest nicht auswendig.

In den letzten beiden Jahren habt ihr bestimmt gelernt: Nicht die Formeln sind die Physik sondern Physik ist, wenn man Vorgänge zerlegt in handlichere Teile, und die dann verstehen und messen kann. In diesem Sinn: Viel Glück morgen!

Animation zu Wellenreflexion

passend zu den Abiaufgaben, die wir heute und neulich besprochen haben:
https://ggbm.at/qsyp9uYe