Klasse 9c

 

Inhaltsangabe:

-Reihenschaltung S. 1
-Parallelschaltung S. 2
-Magnetfelder S. 3-4
  -Allgemein S. 3
   -Feldlinien S. 3
   -Homogenes Magnetfeld S. 4
   -Daumenregel S. 4
-Elektromagnetische Induktion S. 5
-Isotope S. 6-8
   -Zerfall S. 6
     -Alphazerfall S. 6
     -Betazerfall S. 7
   -Strahlung S. 7 und 8
   -Halbwertszeit S. 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.

                               

              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. Einer Parallelschaltung

 

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.

                       

                                    Hier sieht man wie sich die Eisensporen an den Feldlinien entlang ausrichten.(Stabmagnet)

                                                              

                                                                                                   

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.

                                                                          Bei einem Magnetfeld einer Spule fließt der magnetische Fluss innerhalb der Spule immer in die selbe Richtung. Dieses Magnetfeld bezeichnet man als homogen.                      

 

      

Bei einem Hufeisenmagneten ist dies nicht anders. Zwischen den beiden Stangen zeigen die Feldlinien alle in eine Richtung, daher ist auch dieses Magnetfeld homogen.

 

Daumenregel:

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:

 

Wenn man einen Stabmagneten in eine an einem Messgerät angeschlossene Spule steckt kann man auf dem Messgerät einen Ausschlag des Spannungszeigers erkenne, doch wieso ?

 

 

 

 

 

 

 

 

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:

Nun sind diese Isotope nicht immer im Idealzustand, jedoch versuchen sie in eben diesen zu kommen. Dadurch kommt es zu einem Zerfall der Atomkerns, ja sogar ganze Zerfallsketten bis das Isotop seinen Idealzustand erreicht hat. Bei diesem Zerfall ist zu unterscheiden zwischen dem Alpha- und Beta Zerfall.

Alpha-Zerfall.

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.

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.

 

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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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