Quantenobjekte (Fadenstrahlrohr, Induktion, Generator, Transformator)

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Kraft größer, werden die Elektronen stärker abgelenkt, weswegen der Radius der Kreiebahn kleiner wird BESCHLEUNIGUNGSSPANNUNG: > Es gilt: ra ⇒ ~√√√UB > Wenn die Beschleunigungsspannung us verringert wird, wird auch der Kreieradius T kleiner. STATT ELEKTRONEN PROTONEN: > Protonen sind positiv geladen. Die Lorentzicraft wirkt daher im Magnetfeld in die entgegengesetzte Richtung, vom ursprünglichen Kreismittelpunkt weg. Protonen würden daher auf eine Kreisbahn zur anderen Seite hin, in die Glashand des Fadenstrahlrohre abgelenkt (und es wäre nicht menr zu beobachten) ~ √me ist, wird der Kreisradius > Zusätzlich haben Protonen eine viel größere Masse als Elektronen. Da zveštzlich größer. > > F₁ = ev. B m = F₂ = FL m. v² m •Herleitung der Formel: ze.U m m.ve = M e. v. B e. v Br e. B.r V e. Br 22.U m e. B.r √ze.U √m m = e. 6. r: √√2eu rm Merkzettel | 2. Klausur (11.01.22) 1. Fadenstrahlrohr Einheit kg 1.r 1:V² Iv in m I kenswert > bestimmt die > Formelzeichen: UB > Einheit: V (Volt) Elektronenmasse: > Literaturwert: 9, 109-10-31 kg > Formelzeichen: > > Formelzeichen: e > Einheit C (Coulomb) einsetzen Lorentzkraft: = e. v. B > Die Kraft, die eine Ladung in einem magnetischen oder elektrischen Feld erfährt > Formelzeichen: FL > Einheit: N (Newton) m.ve m = e. B⋅r. √zeu e.B.r.√m √zeu Elektrische Ladung: > Literaturwert: -1.602.10-19 c m= m = e. 8².6² 20 Tm¹ = m = M = Magnetische Flussdichte/ Magnetfeldstärke: > Flächendichte des magnetischen Flueses > Formelzeichen: 6 > Einheit T (Tesla) e.Br 12eu e². B².² ZEU e. B².² 20 Beschleunigungsspannung: U = Stärke des E-Feldes 1:√m 1(1² e. 8². r² 2m Umstellen nach U m = Zentripetalkraft: Die äußere Kraft, die auf einen Körper wirken muss, damit sich dieser im Inertialsystem auf einer gekrümmten Bann bewegt > Formelzeichen: Fz Einheit: N (Newton) 1.20 m. 2u = e. 8².² 1:m e. 8².1² m 2u = Us = e. B². r² 20 M = e. 8². r² 2m Umstellen nach r: e.B.r V 1:2 3.v e. B V. I·e·v.B 2.Us Me B².e Induzierte Spannung: An den Enden einer Leiterechleife wird eine Spannung induziert, wenn eich die Anzani der Magnetfeldlinien änder, die durch die Schleifenfläche verlaufen Es gibt zwei Ursachen für eine Magnetfeldlinienänderung: > > > > > > 1. Flächenänderung: Vind = -n 6. AA 2. Magnetfeldänderung: Uind = -n. A. A Allgemein ΔΦ Uind - A+ Merkzettel | 2. Klausur (11.01.22) 2. Induktion = 8·A· cos (4) Magnetischer Fluss: Der magnetische Flues beschreibt wie viel magnetisches Feld durch eine Fläche tritt" Anwendungsbeispiel (nduktionsherd): Wie der Name schon sagt, nutzt man bei dem neuen Herdtyp das physikalische Phänomen der Induktion: Unter der Glaskeramik befindet sich eine Induktionsspule, die von einem sehr hochfrequenten Strom durchflossen wird. Dieser Wechselstrom verursacht ein sich schnell änderndes Magnetfeld, das auch den metallischen Boden des Topfes durchsetzt. Das magnetische Wechselfeld verursacht - nach Faraday - im Topfboden eine elektrische Spannung und diese wiederum einen Induktionsstrom (Wirbelstrom). Dieser Strom erwärmt den Boden sehr schnell und schließlich kommt es auch zur Erwärmung des Kochgutes (natürlich kommt es jetzt auch zur Erwärmung der Keramikplatte durch den Topfboden). > Winkelgeschwindigkeit: > Generatoren wandeln mechanische, genauer gesagt Rotationsenergie in elektrische Energie um. Der Generator beruht auf dem Periodendauer: > Zeitdauer zwischen zwei gleichen Bewegungszuständen Formelzeichen. T (in s) Prinzip, dass sich eine Leiterschleife der Fläche A im Magnetfeld B eines Dauermagneten dreht. Dabei wird das Induktionsgesetz genutzt, welches besagt, dass aufgrund der ständigen Änderung des magnetischen Flusses durch die Schleifenfläche in der Leiterschleife eine Spannung induziert wird. Für die Elektroenergieversorgung nutzt man zumeist sinusförmigen Wechselstrom, dessen Entstehung für den elementaren Fall der gleichförmigen Rotation einer Leiterschleife in einem homogenen Magnetfeld leicht aus dem Induktionsgesetz ableitbar ist. > 20 W = T T = n Frequenz: > Quotient aus der Anzani von 0 Schwingungen und der dazu benötigten zeit f (in Hz) > T = f Formelzeichen: f= Merkzettel 2. Klausur (11.01.22) 3. Generator + f = = Induzierte Spannung: Vind = n B. A w sin (w+) Einheit: V (Volt) Induzierte Spannung (maximal): Umax = -n 6. A. W Einheit: V (Volt) Unetz oder U₁ Primärspule mit n, Windungen Merkzettel | 2.Klausur (11.01.22) 4. Transformator geschlossener Eisenkern induzierte Spannung Ulast oder U₂ Sekundärspule (Induktionsspule) mit n₂ Windungen Formeln: U₂ = P n. n. n₂ U.I Ein Transformator besteht im wesentlichen aus zwei Spulen mit jeweils n Windungen und einem geschlossenen Eisenkern. An die Primärseite des Transformators wird die Eingangsspannung angelegt. Daher wird die Spule an dieser Primärspule genannt. An der Sekundärseite kann die Ausgangsspannung entnommen werden. Die Spule an dieser Seite wird entsprechend Sekundärspule genannt. Auf den Eisenkern sind die Spulen aufgewickelt, um zwischen ihnen eine magnetische Kopplung herzustellen. An die Primärspule wird eine Eingangswechselspannung angelegt. Durch die Wechselspannung an der Primärspule entsteht, aufgrund ihrer Induktivität ein wechselndes Magnetfeld. Der magnetische Fluss durchdringt die Sekundärspule mit Hilfe des Eisenkerns. Dabei erfolgt durch das wechselnde Magnetfeld eine Induktion einer Wechselspannung in die Sekundärspule. An der Sekundärspule kann man somit die Ausgangsspannung entnehmen. Das Wicklungsverhältnis der beiden Spulen ist dabei ausschlaggebend, ob die Ausgangsspannung größer beziehungsweise kleiner ist, als die Ausgangsspannung. > Reduzierung der 230 V Netzspannung auf geringere Werte, die der Akku Ist die Windungszahl der Sekundärspule größer als die der Primärspule, so ist die Ausgangsspannung größer als die Eingangsspannung. Ist hingegen die Windungszahl der Sekundärspule geringer als die der Primärspule, so ist die Ausgangsspannung geringer als die Eingangsspannung. Besitzen die beiden Spulen gleich viele Windungen, so entspricht die Ausgangsspannung der Eingangsspannung. Da eine Gleichspannung kein sich ständig änderndes Magnetfeld hervorruft, funktioniert ein Transformator ausschließlich mit Wechselspannung. Anwendungsbeispiel (Handyladekabel): "verträgt"