Elektrizität und Magnetismus by Erb, Roger -- Read -- Imperial Library of Trantor

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Title Page Copyright Contents Liste der verwendeten Konstanten, der Größen- und Einheitensymbole

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Vorwort Legende 1 Ladung und elektrischer Strom

1.1 Phänomene 1.2 Didaktische Strukturierung: Elektrizität und Magnetismus 1.3 Elektrizität durch Reibung 1.4 Bewegte Ladung 1.5 Aufgaben

2 Der einfache elektrische Stromkreis

2.1 Phänomene 2.2 Überblick: Spannung und Stromstärke 2.3 Vorstellungen zu elektrischen Größen

Elektrische Ladung Geschlossener Stromkreis Stromstärke Spannung Energie Einführung eines Messgerätes

2.4 Die elektrische Stromstärke

Definition der Einheit der elektrischen Stromstärke

2.5 Batterie und elektrische Spannung 2.6 Weitere Elektrizitätsquellen 2.7 Ohm’sches Gesetz und elektrischer Widerstand

Elektrischer Strom im Leiter Ohm’sches Gesetz Elektrischer Widerstand Glühlampe und Halbleiter Supraleitung

2.8 Wirkungen des elektrischen Stroms

Wärmewirkung Magnetische Wirkung Chemische Wirkung Messgeräte für Spannung und Stromstärke

2.9 Leistung des elektrischen Stroms

Quantitative Betrachtung der Wirkung des elektrischen Stroms Elektrische Einheiten und Kalorik

2.10 Ergänzung: Angabe von Messungenauigkeit 2.11 Aufgaben

3 Verzweigte Stromkreise

3.1 Phänomene 3.2 Schaltungen mit Widerständen

Parallelschaltung von Widerständen Reihenschaltung von Widerständen

3.3 Kirchhoff’sche Regeln

Addition von Widerständen: Parallelschaltung Addition von Widerständen: Reihenschaltung

3.4 Elektrizitätsquellen 3.5 Schaltungen mit Schaltern 3.6 Experimentieren im Physikunterricht

Experimente und Experimentiermaterial Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

3.7 Aufgaben

4 Ladung und Ladungsträger

4.1 Phänomene 4.2 Kräfte zwischen geladenen Körpern 4.3 Eigenschaften der elektrischen Ladung 4.4 Elektrische Ladung und elektrischer Strom 4.5 Kontaktelektrizität 4.6 Ladungsmessung 4.7 Elektrische Influenz

Influenz in Leitern Polarisation in Nichtleitern

4.8 Kondensator

Bauarten von Kondensatoren Kapazität Auflade- und Entladevorgang Dielektrikum Zusammenschaltung von Kondensatoren Anwendungen im Alltag Spannungsbegriff

4.9 Ergänzung: Beschreibung des Entladevorgangs mit einer Differentialgleichung 4.10 Mathematische Ergänzungen

Logarithmus Rechenregeln für Logarithmen Exponentialfunktion Rechenregeln für Exponentialfunktionen

4.11 Aufgaben

5 Das elektrische Feld

5.1 Phänomene 5.2 Das Feldkonzept

Felddarstellung Fernwirkung Nahwirkung Feldkonzept Ausbreitung des Feldes Energie

5.3 Kräfte zwischen Ladungen

Richtung der Kraft Kraft zwischen zwei Punktladungen Kraft auf eine Punktladung in der Nähe einer ebenen Ladungsverteilung Zeichnerische Darstellung der Coulombkraft

5.4 Die elektrische Feldstärke

Elektrische Feldstärke einer Punktladung Elektrische Feldstärke einer Flächenladung

5.5 Darstellung des elektrischen Feldes

Zeichnerische Darstellung Feldlinienbilder bestimmter Ladungsanordnungen Feldlinien einer punktförmigen Ladung Feldlinien einer Linienladung Feldlinien zweier punktförmiger Ladungen Feldlinien im Innern eines Kondensators

5.6 Potential des elektrischen Feldes

Berechnung der Arbeit beim Bewegen einer Ladung Potential und Spannung Zusammenhang zwischen Potential und Feldstärke

5.7 Potential und Arbeit im homogenen Feld

Potential im homogenen elektrischen Feld Arbeit im homogenen elektrischen Feld

5.8 Ergänzung: Arbeit und Potential im Radialfeld

Potential einer Punktladung

5.9 Ergänzung: Energie im System zweier Punktladungen

Messung des Potentials

5.10 Der elektrische Fluss

Fluss und Flussdichte Eingeschlossene Ladung

5.11 Ladungsverteilung in Körpern

Geladener Vollkörper Faraday’scher Becher Faraday’scher Käfig Dielektrikum

5.12 Energie im elektrischen Feld 5.13 Anhang: Multiplikation von Vektoren

Darstellung von Vektoren Richtungsumkehr Produkt aus einem Vektor und einem Skalar Betrag eines Vektors Produkt zweier Vektoren Projektion

5.14 Aufgaben

6 Bewegung von Ladungen im elektrischen Feld

6.1 Phänomene 6.2 Elektrisches Längsfeld

Kathodenstrahlröhre Ladungstransport in Gasen

6.3 Elektrisches Querfeld

Ablenkung durch ein elektrisches Feld Kathodenstrahloszilloskop

6.4 Aufgaben

7 Das magnetische Feld

7.1 Phänomene 7.2 Magnetismus

Magnete Elementarmagnetemodell

7.3 Magnetfeld

Magnetfeldlinien Magnetische Dipole Magnetisches Schweben

7.4 Magnetfeld stromdurchflossener Leiter

Anwendungen von Elektromagneten Magnetfeld eines geraden Leiters Magnetische Feldstärke Durchflutungsgesetz Der magnetische Fluss Magnetfeld einer Spule Spule mit Eisenkern Das Magnetfeld der Erde

7.5 Kraft auf ruhende Ladung im Magnetfeld 7.6 Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld 7.7 Lorentzkraft 7.8 Kraft auf freie bewegte Ladungen im Magnetfeld

Fadenstrahlröhre Zyklotron Hall-Effekt Massenspektrometer

7.9 Aufgaben

8 Elektrodynamik

8.1 Phänomene 8.2 Elektromagnetische Induktion

Induktionsgesetz Induktion und Lorentzkraft Induktion eines elektrischen Wirbelfeldes

8.3 Wechselspannung

Verlauf der Spannung mit der Zeit Spannungssignal an einem Generator

8.4 Lenz’sche Regel

Berührungsloses Bremsen Erklärungsvarianten

8.5 Selbstinduktion

Magnetfeld und Induktion in derselben Spule Anwendungen der Selbstinduktion Induktivität

8.6 Energie des magnetischen Feldes 8.7 Transformator

Elektrizitätsversorgung

8.8 Motoren und Generatoren

Modellmotor Funktionsfähiger Elektromotor Generator Fahrraddynamo

8.9 Aufgaben

9 Wechselstrom

9.1 Phänomene 9.2 Wechselstromkreise

Parallelschaltung von Spule und Kondensator im Wechselstromkreis Spule und Kondensator im Wechselstromkreis bei veränderlicher Frequenz

9.3 Phasenbeziehung zwischen Spannung und Stromstärke 9.4 Leistung an einem Ohm’schen Widerstand im Wechselstromkreis

Zeigerdiagramm Leistung Effektivwerte

9.5 Leistung an einer idealen Spule und einem idealen Kondensator im Wechselstromkreis

Leistung an einer idealen Spule im Wechselstromkreis Leistung an einem idealen Kondensator im Wechselstromkreis

9.6 Ergänzung: Leistung an einer realen Spule und an einem realen Kondensator im Wechselstromkreis

Wirkleistung Blindleistung Scheinleistung

9.7 Reihenschaltung von Spule, Kondensator und Widerstand 9.8 Parallelschaltung von Spule, Kondensator und Widerstand 9.9 Aufgaben

10 Der elektrische Schwingkreis

10.1 Phänomene 10.2 Eigenfrequenz 10.3 Ungedämpfte Schwingung

Vergleich der elektrischen mit einer mechanischen Schwingung Harmonische Schwingung Lösung der Differentialgleichung für die freie, ungedämpfte Schwingung

10.4 Gedämpfte Schwingung

Reihenschwingkreis und Parallelschwingkreis Beschreibung der Dämpfung Tesla-Transformator

10.5 Rückkopplung 10.6 Erzwungene Schwingung 10.7 Gekoppelte Schwingkreise 10.8 Ergänzung: Vorläufige Lösung der Differentialgleichung für die freie, gedämpfte Schwingung 10.9 Ergänzung: Allgemeine Lösung der Differentialgleichung zur gedämpften Schwingung

Kriechfall und aperiodischer Grenzfall Schwache Dämpfung

10.10 Aufgaben

11 Elektromagnetische Wellen

11.1 Phänomene 11.2 Entstehung elektromagnetischer Wellen

Der Hertz’sche Dipol Stehende Welle Strahlung des Dipols

11.3 Ausbreitung elektromagnetischer Wellen

Elektromagnetische Wellen Gegenseitiges Bedingen der Felder

11.4 Ergänzung: Maxwell’sche Theorie

Eine Theorie zur Elektrodynamik Wellengleichung

11.5 Das Spektrum elektromagnetischer Wellen

Frequenz und Wellenlänge Wellenlängenbereiche Längstwellen Rundfunkwellen Empfang von Rundfunkwellen Mikrowellen Licht Röntgenstrahlung

11.6 Modulation elektromagnetischer Wellen

Amplitudenmodulation Frequenzmodulation

11.7 Aufgaben

12 Elektronik

12.1 Phänomene 12.2 Röhrentechnik

Diode Triode

12.3 Das Bändermodell 12.4 Halbleiter

Undotierte Halbleiter Dotierte Halbleiter p-n-Übergang

12.5 Diode

Aufbau Anwendung von Dioden Leuchtdiode Photodiode

12.6 Transistor

Aufbau Kennlinie eines Transistors Verstärkerschaltung Schwellenwertschalter Grundbestandteil eines Computers

12.7 Aufgaben

13 Rückblick Abbildungsnachweis Literatur Stichwortverzeichnis

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