*: Unterschied zwischen den Versionen

Aus Schulphysikwiki
Wechseln zu: Navigation, Suche
(500 dazwischenliegende Versionen des gleichen Benutzers werden nicht angezeigt)
Zeile 1: Zeile 1:
 
__NOTOC__
 
__NOTOC__
−
==Aufgaben zur Ladung als Quellenstärke und der Fluß eines Feldes==
+
{|
 +
|height="900px"|
 +
|}
 +
==Das Potential im elektrischen Stromkreis==
  
−
===Masse der Erde===
+
====Übertragung des Drucks im Wasserstromkreis auf den elektrischen Stromkreis====
−
*Wieviel (schwere) Masse hat die Erde?
+
Der Druck im Wasserstromkreis entspricht dem elektrischen Potential <math>\varphi</math>. Es wird in Volt (nach [https://de.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta Alessandro Volta] 1745-1827) gemessen.
  
−
Dazu kann man näherungsweise die Erde als Kugel betrachten. Den [http://de.wikipedia.org/wiki/Erdradius#Geschichtliches Erdradius] konnte man schon in der Antike bestimmen und wird heute mit Hilfe von Satelliten vermessen:
+
{|class="wikitable" style="border-style: solid; border-width: 4px "
−
:<math>R \approx 6370\,\rm km </math>
+
|
 +
*Die Batterie erzeugt hinter sich ein hohes Potential und vor sich ein geringes Potential.
 +
*Dieser Potentialunterschied treibt den elektrischen Strom an. Die Elektrizität fließt vom hohen Potential zum niedrigen Potential.
 +
*Bei einer Verzweigung ändert sich das Potential nie!
 +
*Bei einem Lämpchen (oder einem anderem Widerstand) kann das Potential abfallen.
 +
|}
  
−
Außerdem kann man auf der Erde die Gravitationsfeldstärke zu <math>g \approx 9 {,}81 \rm \frac{N}{kg}</math> bestimmen.
+
====Messen des Potentialunterschiedes: die Spannung <math>U</math>====
 +
Wie misst man das Potential an einer Stelle eines Stromkreises? Verbindet man mit einem Kabel ein sogenanntes Voltmeter mit der Stelle, so passiert nichts! Man benötigt auch noch ein zweites Kabel. Das Voltmeter kann nämlich nur Potential''unterschiede'' zwischen zwei Stellen messen!
  
−
Mit einer Gravitationsdrehwaage kann man weiterhin die Gravitationskonstante messen:
+
Deswegen legt man das Potential einer beliebigen Stelle als neutral, also  <math>0\,\rm V</math> , fest. An diese Stelle wird eines der beiden Kabel gesteckt. Steckt man das andere Kabel an eine andere Stelle, so zeigt das Voltmeter den Unterschied zu  <math>0\,\rm V</math> , also das dortige Potential, an.
−
:<math>G=6{,}673\;84\; \cdot 10^{-11} \mathrm{\frac{m^3}{kg \cdot s^2}}  </math>
+
  
−
Wie "schwer" ist also die Erde?
+
[[Datei:Stromkreis Spannungsmessung Voltmeter.png|465px]]
  
−
===Gravitationsfeldstärke im All===
+
{|class="wikitable" style="border-style: solid; border-width: 4px "
−
*Wie groß ist die Gravitationsfeldstärke in einem Abstand von 6370 km über dem Erdboden?
+
|
−
*Welche Kraft wirkt dort auf einen 1000kg schweren Satelliten?
+
*Ein Voltmeter kann nur den Potentialunterschied <math>\Delta \varphi</math> messen. Er heißt "Spannung" (<math>U</math>) und wird auch in Volt gemessen.
−
Lösen Sie diese Aufgabe auf zwei Wegen.
+
*Das Potential <math>0\,\rm V</math> kann man an eine beliebige Stelle legen. Meistens ist es der Minuspol ("Masse" oder "Erde").
−
 
+
|}
−
Einmal, indem Sie die Erdmasse als bekannt voraussetzen. Und einmal, indem Sie sich überlegen, wie sich die Feldstärke verändert, wenn der Abstand zum Erdmittelpunkt verdoppelt wird.
+
−
 
+
−
===Gravitation in der Erdkugel===
+
−
[[Datei:The_Earth_seen_from_Apollo_17.png|thumb]]
+
−
*Wie groß ist die Stärke des Schwerefeldes innerhalb der Erdkugel?
+
−
:Dazu nehmen wir vereinfachend an, dass die Erde überall die gleiche Massendichte <math>\rho</math> hat, was nicht der Realität entspricht (Vgl. Wikipedia [http://de.wikipedia.org/wiki/Innerer_Aufbau_der_Erde Innerer Aufbau der Erde].)
+
−
:Dann sollten Sie den Satz über die Quellenstärke verwenden:
+
−
::<math>\frac{1}{4 \pi \, G} \, g \, A = m</math>
+
−
:Als geeignete Flächen bieten sich die Oberflächen von Kugeln an.
+
−
 
+
−
===Probekörper im Kondensator===
+
−
 
+
−
Zwei geladene Platten, je 30cm x 30cm groß, eine mit 8 10<sup>-8</sup> C, die andere mit -8 10<sup>-8</sup> C.
+
−
 
+
−
*Bestimmen Sie die Stärke des elektrischen Feldes unter der Annahme, dass das Feld sich ausschließlich zwischen den Platten befindet und dort homogen ist.
+
−
*Warum ist dabei die Feldstärke zwischen den Platten nicht vom Abstand der Platten abhängig?
+
−
Zwischen die Platten wird ein negativ geladener Tischtennisball gehängt. Auf ihn wirkt eine Kraft von 0,01 N.
+
−
*In welche Richtung wird der Ball gezogen?
+
−
*Wieviel Ladung sitzt auf dem Ball?
+

Version vom 9. April 2025, 07:28 Uhr

Das Potential im elektrischen Stromkreis

Übertragung des Drucks im Wasserstromkreis auf den elektrischen Stromkreis

Der Druck im Wasserstromkreis entspricht dem elektrischen Potential φ. Es wird in Volt (nach Alessandro Volta 1745-1827) gemessen.

  • Die Batterie erzeugt hinter sich ein hohes Potential und vor sich ein geringes Potential.
  • Dieser Potentialunterschied treibt den elektrischen Strom an. Die Elektrizität fließt vom hohen Potential zum niedrigen Potential.
  • Bei einer Verzweigung ändert sich das Potential nie!
  • Bei einem Lämpchen (oder einem anderem Widerstand) kann das Potential abfallen.

Messen des Potentialunterschiedes: die Spannung U

Wie misst man das Potential an einer Stelle eines Stromkreises? Verbindet man mit einem Kabel ein sogenanntes Voltmeter mit der Stelle, so passiert nichts! Man benötigt auch noch ein zweites Kabel. Das Voltmeter kann nämlich nur Potentialunterschiede zwischen zwei Stellen messen!

Deswegen legt man das Potential einer beliebigen Stelle als neutral, also 0V , fest. An diese Stelle wird eines der beiden Kabel gesteckt. Steckt man das andere Kabel an eine andere Stelle, so zeigt das Voltmeter den Unterschied zu 0V , also das dortige Potential, an.

Stromkreis Spannungsmessung Voltmeter.png

  • Ein Voltmeter kann nur den Potentialunterschied Δφ messen. Er heißt "Spannung" (U) und wird auch in Volt gemessen.
  • Das Potential 0V kann man an eine beliebige Stelle legen. Meistens ist es der Minuspol ("Masse" oder "Erde").
Von „http://schulphysikwiki.de/index.php?title=*&oldid=17807“