Physik-Portfolio
2. Halbjahr
Simon Falk
Klasse 9c
Inhaltsangabe:
-Reihenschaltung Seite 1
-Parallelschaltung Seite 2
-Magnetfelder Seite 3-4
-Allgemein Seite 3
-Feldlinien Seite 3
-Homogenes Magnetfeld Seite 4
-Daumenregel Seite 4
-Elektromagnetische Induktion Seite 5
-Isotope Seite 6-8
-Zerfall Seite 6
-Alphazerfall Seite 6
-Betazerfall Seite 7
-Strahlung Seite 7 und 8
-Halbwertszeit Seite 8
Reihenschaltung:
Definition:
In einer Reihenschaltung sind alle Geräte
hintereinander in einer Reihe angeschlossen.
Die Merkmale einer Reihenschaltung sind:
-Durch alle Elemente fließt der gleiche Strom
- Wenn ein einzelnes Element ausfällt, fällt
die komplette Reihe aus, das
Beste Beispiel hierfür ist die Lichterkette
(fällt ein Licht aus, gehen die
die anderen Lampen auch nichtmehr
Bsp. Einer
Reihenschaltung
Formeln:
In einer Reihenschaltung ist der Strom(I)
überall gleich weshalb gilt:
I2=I3=I4=...
Für die an den einzelnen Elementen abfallende
Spannung gilt:
Uges=U1+U2
Bsp. der
Widerstände in einer Reihenschaltung
Was heißt, dass die einzelen Teilspannungen
addiert die Gesamt Spannung ergibt.
Grafiken wurden automatisiert entfernt Bsp.
Einer Reihenschaltun
Parallelschaltung:
Definition:
Bei einer Parallelschaltung sind die Elemente zueinander parallel geschaltet,
d.h. dass alle ihre gleichnamigen Pole jeweils miteinander verbunden sind.
Die Merkmale einer Parallelschaltung sind:
-An allen Verbrauchern liegt die gleiche
Spannung, auch wenn deren Stromaufnahme unterschiedlich ist
- Es können einzelne
Elemente hinzugefügt oder entfernt werden (z. B. durchbrennen), ohne dass die
anderen Elemente ausfallen
Bsp.
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Formeln:
In der Parallelschaltung gilt das ohmsche
Gesetzt:
U= R x I
Wobei U die Spannung, R der Widerstand und I die
Stromstärke in Ampere ist.
Die Spannung in einer Parallelschaltung ist
überall gleich, daher gilt:
U=U1=U2=U3=..
Bsp. Zweier
Parallelschaltungen
Magnetfelder:
Allgmein:
Magnetfelder geben die Kraft um z.B. einem
Dauermagneten an, der aus Eisen, Nickel und Kobalt bestehen kann. In so einem
Dauermagneten sind die Elementarmagnete alle in eine Richtung ausgerichtet.
Feldlinien:
Magnetische Feldlinien veranschaulichen die
Richtung der magnetischen Flüsse und die Dichte der Feldlinien gibt die Stärke
der Magnetischen Kraft an, je dichter desto stärker.
Grafiken wurden automatisiert entfernt
Hier sieht
man wie sich die Eisensporen an den Feldlinien entlang ausrichten.(Stabmagnet)
Grafiken wurden automatisiert entfernt
Auch die Erde hat ein Magnetfeld, welches dem
eines Stabmagnets sehr ähnlich ist, jedoch viel stärker ist. Dabei ist jedoch
zu beachten, dass der geometrische Nordpol der magnetische Südpol, und der
geometrische Südpol der magnetische Nordpol ist.
Homogenes Magnetfeld:
Es gibt nicht nur das Magnetfeld eines
Stabmagneten, sondern auch ein Magnetfeld eines Hufeisenmagneten oder einer
magnetischen Spule.
Grafiken wurden automatisiert entfernt Bei einem Magnetfeld einer
Spule fließt der magnetische Fluss innerhalb der Spule immer in die selbe
Richtung. Dieses Magnetfeld bezeichnet man als homogen.
Grafiken wurden automatisiert entfernt
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Daumenregel:
Grafiken wurden automatisiert entfernt Das Ganze kann man mit der
Daumen-Regelnachvollziehen. Wenn man den linken Daumen so an den Leiter legt,
das er in Richtung des Elektronenflusses zeigt, kann man anhand der anderen
Finger sehen in welche Richtung die Feldlinien zeigen.
So kann man in der Spule auch ganz leicht erkenn
dass die Feldlinien innerhalb der Spule alle in die selbe Richtung zeige.
Elektromagnetische Induktion:
Grafiken wurden automatisiert entfernt Wenn man einen Stabmagneten in eine an einem Messgerät
angeschlossene Spule steckt kann man auf dem Messgerät einen Ausschlag des
Spannungszeigers erkenne, doch wieso ?
Grafiken wurden automatisiert entfernt Das Magnetfeld versucht seinen derzeiten zustand
beizubehalten. Wenn man nun das Magnetfeld ändert indem man einen
Stabmagneten in die Spule fallen lässt, wirkt auf den Elektronen die
Lorenzkarft wodurch Spannung induziert wird. Diese Prinzip wurde erstmals 1831
von Michael Faraday entdeckt. Heutzutage wird dies vor allem bei elektrischen
Maschinen wie Generatoren, Elektromotoren und Transformatoren genutzt.
Bsp. eines Induktionsherds ->
Isotope:
Als Isotope bezeichnet man Atomkerne, die gleich
viele Protonen, jedoch unterschiedlich viele Neutronen enthalten. Die Anzahl
der Neutronen kann man aus der Nukleodenzahl entnehmen. Als Beispiel ein
Wasserstoffteilchen: 15H, von H(Wasserstoff) wissen wir, dass es 1
Proton hat. Wenn jetzt also 15 die gesamtanzahl der Nukliden ist, und eins
davon ein Proton ist, bleiben noch 14 Nuklide übrig. Dies ist die Anzahl der
Neutronen. Alle Isotope die es gibt, sind in einer Nuklidkarte aufgeführt.
Zerfall:
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Alpha-Zerfall.
Grafiken wurden automatisiert entfernt Von dem Atomkern spaltet sich ein Heliumkern mit zwei
Neutronen(4He) von dem Atomkern ab. Da sich mit dem Heliumkern auch
zwei Protonen von dem Atomkern abspalten, verändert sich die Struktur des Atoms
und so wird z.B. ein Plutoniummolekül zu einem Uranmolekül.
Beta-Zerfall.
Grafiken wurden automatisiert entfernt Bei einem Beta-Zerfall spaltet sich in dem Atomkern ein
Neutron in ein Proton und ein Elektron, wobei das Elektron aus dem Atomkern
herausgeschleudert wird. Da dem Atomkern ein Proton hinzugefügt wird, ändert
sich die Nukleodenzahl nicht, jedoch die Struktur des Atoms, so wird z.B. ein
Radium zu einem Actinoide.
Strahlung:
Wir sind ständig Radioaktiver Strahlung
ausgesetzt, weil ständig irgentwo in unserer Umgebung Isotope zerfallen.
Zeuerst einmal, warum ist radioaktive Strahlung gefährlich ? Wenn z.B. so ein
positiv geladener Heliumkern auf die Haut eines Menschen prallt, dann bringt
der Ladungsunterschied die Atome in Bewegung, was wiederum die Struktur der
Haut verändern kann. Diese geringfügigen Schäden an der Haut kann der Mensch
jedoch leicht wieder reparieren. Wenn jedoch eine Menge dieser Heliumkerne
gleichzeitig auf die Haut trifft, kann dies zu langzeitlichen Schäden und im
schlimmsten Fall zu Krebs führen.
Grafiken wurden automatisiert entfernt Zu den bis jetzt bekannten Alpha und Beta Strahlungen kommt
jetzt noch die Gamma Strahlung hinzu. Die Gammastrahlung kann nach einem Aplha-
oder Beta-Zerfall stattfinden. Die Gammastrahlung besteht aus reiner Energie.
Diese Energie ist ein Überschuss von dem Aplha- bzw. Beta- Zerfall.
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Halbwertszeit:
Die Halbwertszeit gibt die Zeit an, die ein
Isotop bei einer Zefallsreihe braucht um auf die Hälfte seiner ehemaligen
Nuklide zu schrumpfen. Wobei die die Nuklide nicht alle auf einmal nach der
angegeben Zeit zerfallen, sondern nach und nach.
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