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==geladene Teilchen in elektrischen Feldern==
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===Das Oszilloskop===
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[[Datei:Oszilloskopschema.jpg]]
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# Die Elektronen werden beschleunigt.
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==Praktikum: Ein elektrischer Stromkreis==
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# Die Elektronen bewegen sich mit einer konstanten Geschwindigkeit.
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# Die senkrechte Geschwindigkeitskomponente nimmt konstant zu. Die horizontale bleibt konstant. Die Elektronen bewegen sich auf einer Parabel ähnlich dem waagrechten Wurf.
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# Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit.
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;Material für alle Aufgaben:
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*1 Flachbatterie 4,5V
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*1 Lämpchen
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*1 Fassung
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*1 Schalter
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*4 Kabel mit Krokoklemmen
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<math>\qquad \qquad</math>
  
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*Ein geladenes Teilchen ist ein Probekörper im elektrischen Feld, es erfährt eine Kraftwirkung, bzw. das Feld zieht, drückt es in eine Richtung.
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;A1 Ein Glühlämpchen
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Bringe jeweils das Lämpchen zum Leuchten. 
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<br>Zeichne für a) – c) jeweils deinen (funktionierenden) Aufbau ins Heft.
  
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*Die Richtung der Feldstärke ist mit einem positiv geladenen Probekörper definiert, weshalb das Elektron eine Kraft gegen die Feldstärkerichtung erfährt!
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Das Material, das Du verwenden darfst:
  
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*Die Stärke der Kraft ist von der Ladung <math>e</math> des Elektrons und der Feldstärke <math>E</math> abhängig:
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:'''a)''' 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen
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::<math> F = Q\, E = e \, E </math>
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:'''b)''' 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen, 2 Kabel
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:'''c)''' 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen, 2 Kabel, 1 Lampen-Fassung
  
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*Das elektrische Potential gibt an, wieviel potentielle Energie ein positiver Probekörper pro Ladung hat. Wegen der negativen Ladung hat daher ein Elektron an einem Ort mit dem Potential von 100V mehr potentielle Energie als an einem Ort von 200V.
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:(Aus dem "Potentialberg" eines Protons wird dann das "Potentialtal" des Elektrons.)
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*Die Summe von potentieller Energie und Bewegungsenergie ist immer konstant.
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;A2 Leitfähigkeit
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Baue die abgebildete Schaltung auf, mit der du überprüfen kannst, ob andere Gegenstände den elektrischen Strom leiten.
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:a) Erkläre wie die Schaltung die Leitfähigkeit nachweist.
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:b) Untersuche die Gegenstände aus der Tabelle und weitere 5 Stück.
  
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==Rechnerische Behandlung==
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Hier werden drei Fragen behandelt:
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Gegenstand
  
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# Wieviel Bewegungsenergie haben die Elektronen?
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! style="border-style: solid; border-width: 4px;"|
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# Wie schnell sind die Elektronen?
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Material
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# Wie hängt die Ablenkung der Elektronen mit der angelegten Spannung zusammen?
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===Bewegungsenergie der Elektronen===
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! style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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Beim Beschleunigen erhalten die Elektronen Bewegungsenergie aus dem Feld. Die Feldenergie nimmt also ab, was allerdings durch die angeschlossene Spannungsquelle sofort wieder ausgeglichen wird. Wieviel Energie die Elektronen erhalten, kann man an der Potentialdifferenz ablesen, sie gibt an, wieviel Joule Energie pro Coulomb Ladung abgegeben werden:
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Leitet den Strom <br>(Ja | Nein)
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:<math>W_{ges} = W_{pot}+W_{kin} = Q\,U + \frac{1}{2} \,m\,v^2 \quad \left( = Q\,U + \frac{p^2}{2\,m} \right) </math>
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Setzt jman das Nullniveau der potentiellen Energie an die Glühwendel, so ist zu Beginn die Summe der Energien gerade Null, sie bleibt also auch immer Null:
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:<math>0 = W_{pot}+W_{kin} \quad \Rightarrow  -Q\,U = \frac{1}{2} \,m\,v^2 </math>
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Fällt das Elektron eine Potentialdifferenz von 1V herunter, dann erhält es die Energie von einem "Elektronenvolt":
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:<math>W = e \cdot 1\,\rm V = 1\,\rm eV \approx 1{,}6\cdot 10^{-19}\,\rm J </math>
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Scherenklinge
  
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===Geschwindigkeit der Elektronen===
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|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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:<math>E_{el} = E_{kin} \qquad \Leftrightarrow \qquad e \, \triangle \varphi = \frac{1}{2} m v^2_0 \qquad \Leftrightarrow \qquad v_0 = \sqrt{\frac{2\, e\, U_x}{m}}</math>
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Eisen (Stahl)
  
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Bei einer Beschleungungsspannung von 4000 Volt erreichen die Elektronen immerhin ca 10% der Lichtgeschwindigkeit!
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Scherengriff
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Kunststoff
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Bleistiftmine
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Graphit
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[[Datei:Zeichnung Leitfähigkeit Stromkreis.jpg|400px]]
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;A3 Ein Schalter
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Baue in den Stromkreis von A1c einen Schalter ein. An welchen Stellen kannst du den Schalter einbauen?
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;A4 Schaltpläne
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Lies den Infotext „Zeichnen eines Schaltplans“ durch oder schaue auf [https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/einfache-stromkreise/grundwissen/vom-stromkreis-zum-schaltplan dieser Seite] nach und zeichne nach diesen Regeln einen Schaltplan zu A3.
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;A5 Kurzschlusschalter
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Anna und Bernd haben zweimal den Schalter so eingebaut, dass das Lämpchen leuchtet, wenn der Schalter geöffnet ist.
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*Baue die Schaltung auf und probiere den Schalter aus.
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*Schreibe auf, was du beobachtest.
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*Versuche zu erklären warum das Lämpchen dunkler wird, wenn man den Schalter schließt.
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<gallery widths=200px heights=180px  perrow=2>
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Bild:Schaltplan Kurzschlussschalter 1.png|
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Bild:Schaltplan Kurzschlussschalter 2.png|
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</gallery>

Aktuelle Version vom 30. April 2026, 09:15 Uhr

Praktikum: Ein elektrischer Stromkreis

Material für alle Aufgaben
  • 1 Flachbatterie 4,5V
  • 1 Lämpchen
  • 1 Fassung
  • 1 Schalter
  • 4 Kabel mit Krokoklemmen

[math]\qquad \qquad[/math]

A1 Ein Glühlämpchen

Bringe jeweils das Lämpchen zum Leuchten.
Zeichne für a) – c) jeweils deinen (funktionierenden) Aufbau ins Heft.

Das Material, das Du verwenden darfst:

a) 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen
b) 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen, 2 Kabel
c) 1 Flachbatterie, 1 Lämpchen, 2 Kabel, 1 Lampen-Fassung
A2 Leitfähigkeit

Baue die abgebildete Schaltung auf, mit der du überprüfen kannst, ob andere Gegenstände den elektrischen Strom leiten.

a) Erkläre wie die Schaltung die Leitfähigkeit nachweist.
b) Untersuche die Gegenstände aus der Tabelle und weitere 5 Stück.

Gegenstand

Material

Leitet den Strom
(Ja | Nein)

Scherenklinge

Eisen (Stahl)

Scherengriff

Kunststoff

Bleistiftmine

Graphit










Zeichnung Leitfähigkeit Stromkreis.jpg


A3 Ein Schalter

Baue in den Stromkreis von A1c einen Schalter ein. An welchen Stellen kannst du den Schalter einbauen?

A4 Schaltpläne

Lies den Infotext „Zeichnen eines Schaltplans“ durch oder schaue auf dieser Seite nach und zeichne nach diesen Regeln einen Schaltplan zu A3.

A5 Kurzschlusschalter

Anna und Bernd haben zweimal den Schalter so eingebaut, dass das Lämpchen leuchtet, wenn der Schalter geöffnet ist.

  • Baue die Schaltung auf und probiere den Schalter aus.
  • Schreibe auf, was du beobachtest.
  • Versuche zu erklären warum das Lämpchen dunkler wird, wenn man den Schalter schließt.
  • Schaltplan Kurzschlussschalter 1.png
  • Schaltplan Kurzschlussschalter 2.png
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