Physik Schularbeit

Question	Answer
Wie ist ein elektromagnetischer Schwingkreis aufgebaut ?	Besteht aus einer Spule (um diese bildet sich ein B Feld), und 2 Kondensatorplatten (positiv und negativ geladen)
Beschreibe die jeweiligen Vorgänge in einem elektromagnetischen Schwingkreis	1. Kondensator laden 2.Elektronen wollen Ladungsausgleich 3. Elektronen gelangen in Spule, B-Spule baut sich auf, Elektronen werden kurz gebremst (RL!) 4. Dadurch bricht B zusammen - Energie geht als Induktionsspannungsstoß an die Elektronen zurück - werden zur Kondensatorplatte gestoßen 5.Dies war zuviel - umgekehrter Vorgang beginnt - beginnt wieder bei 1.
Welcher Widerstand bremst allmählich die Elektronen ?	Ohmscher Widerstand
Thomson Formel ?	f= 1/2π * 1/√L*c
Wie erzeugt man langsame Schwingungen ?	Wenige Hz, (Eisenkern entfernen, N verringern, A des Kondensators verringern, s vergrößern) Wenn L und C weniger, dann mehr f (man muss L und C kleiner machen, damit Frequenz höher wird)
Wie erzeugt man tonfrequente Schwingungen ?	Zwischen 20 hz und 20khz, erste Anwendung bei elektronischer Musikerzeugung - Synthesizer
Wo ist das Problem bei der Rückkopplung für den Schwingkreis?	Vermeidung der Dämpfung ist das Problem!
Wie kann man die Amplitude beim Schwingkreis aufrecht erhalten ?	Rückkopplung! Energiezufuhr muss im Takt der Schwingung sein! (Gleichfrequent) für den Schwingkreis = Meißner Schaltung
Aus was besteht die Rückkopplung beim Schwingkreis?	Schwingkreisspule (induktiv mit der zweiten Spule gekoppelt), Röhrentriode (gibt in den richtigen Momenten neue Elektronen ab, Takt gibt der Taktgeber)
Wer ist James C Maxwell und was hat er gemacht ?	Erweiterte die bekannten elektrischen und magnetischen Gesetzmäßigkeiten, und übersetzte diese in die Sprachre der Felder ( 7Maxwell Thesen )
Maxwell These Nr.1 ?	Jedes bewegte, elektrische Feld erzeugt um sich ein Magnetfeld (Oersted)
Maxwell These Nr. 2 ?	Jedes bewegte, magnetische Feld erzeugt um sich ein elektrisches Feld (Induktion)
Maxwell These Nr.3 ?	Wenn diese Feldveränderungen nie enden (bei jeder Schwingung von Elektronen), dann induzieren sich die elektrischen und magnetischen Felder unaufhörlich
Maxwell These Nr.4 ?	Ab Frequenzen von einigen Khz können diese elektrischen und magnetischen Felder ein Eigenleben entwickeln und von den Ladungen bzw, Leitern abwenden und in den Raum übergehen?
Maxwell These Nr.5 ?	Diese ineinander verschlungen elektrischen und magnetischen Felder wandern in Form von elektromagnetischen Wellen in den Raum hinaus?
Maxwell These Nr. 6 ?	Für das c (Wellengeschwindkeit) dieser Wellen fand Maxwell: c = 1/√εo*μ0 = 300000 km/s
Maxwell These Nr. 7 ?	Licht ist eine Elektromagnetische Welle = Optik ist ein Teilgebiet des Elektromagnetismus !
Was braucht man um Khz (bzw. höher) zu erzeugen?	L und C runter setzten!
Was ist eine Antenne?	Ein aufgebogener Schwingkreis
Berechnung an Antenne?	l= λ/2 Ferner : Wellengleichung= λ*f=c l= halbe Sinuswelle λ= ganze Sinuswelle
Welche Bereiche außer Licht gibt es im elektromagnetischem Wellenspektrum noch ?	Radiowellen, Mikrowellen, Infrarot, Licht, Ultraviolett, Röntgenstrahlung, Gamma Strahlung (Von langwellig zu kurzwellig)
Radiowellen?	Langwellig! λ= 10^-3 - 10^5 m Drahtlose Informationsübertragung
Mikrowellen?	Langwellig! λ= 10^-4 - 10^-3 m Resonant mit H20 Teilchen - Aufwärmegerät
Infrarot?	Langwellig! λ=10^-6 - 10^-4 m Empfindung als Wärme
Licht?	λ= 400 - 700 nm
Ultraviolett?	Kurzweilig! λ= 10^-9 - 10^-7 m
Röntgenstrahlung?	Kurzwellig! λ= 10^-10 - 10^-9 m
Gamma Strahlung?	Kurzwellig! λ= ≤10^-10 ,
Je kurzwelliger, desto ?	Energiereicher, durchdringender, ionisierender, gefährlicher!
Was macht jeder Körper?	Er emittiert aufgrund seiner Temperatur elektromagnetische Wellen
Was ist der Grund für die Temperatustrahlug eines Körpers ?	Schwingende Atome bzw. Moleküle sind selber Antennen! Temperatur= Teilchenbewegung! Temperaturstrahler emittieren nicht eine Frequenz, sondern ein Frequenzspektrum!
Merkregel für Temperaturabstrahlung?	T≤ 500°C - Abstrahlung im Infrarot ≥ 500°C - Abstrahlung auch im Sichtbaren
Was passiert wenn thermische Strahlung auf einen Körper trifft?	Sie wird: .) Absorbiert oder .) Reflektiert oder .) Transmittiert (durchgelassen)
Strahlungsleistung?	P= Emissionsvermögen * Fläche = P=E*A =E=P/A
Wovon hängt das Emissionsvermögen ab?	.) Oberflächenbeschaffenheit (Rauigkeit, Farbe) .)Strahlungstemperatur T (in Kelvin) .) λ
Was ist der "ideale" Schwarze Körper?	Ein Körper, der 100% jeder Strahlung absorbiert!
Welche 3 Strahlungsgesetzte gibt es?	.)Kirchhoff-Gesetz .)Stefan-Boltzmann-Gesetz .)Wiensche´Verschiebungsgesetz
Was ist das Kirchhoff-Gesetz?	Emissionsvermögen und absorbierter Strahlungsanteil eines (schwarzen) Körpers müssen streng proportional zueinander sein! Grund= 2. Hauptsatz der Wärmelehre (Temperaturgleichgewicht)
was ist das Stefan-Boltzmann-Gesetz?	Emissionsvermögen vom schwarzen Körper = σT^4 (σ=5,6710^-8 W/m^2k^4)
Was ist das Wiensche Verschiebungsgesetz?	Das Emissionsvermögen eines thermischen Strahlers (schwarzen Körpers) verschiebt sich mit steigender Temperatur zu den kürzeren Wellen
Was ist Leuchtkraft von Sternen ?	die Größe P des Sternes
Was ist die Solarkonstante eines Planeten?	Die von dem Stern pro m^2 eintreffende Strahlungsleistung (in W/m^2)
Max Planck?	Die theoretische Deutung des thermischen (schwarzen) Strahlers gelang erst Max Planck (1900) unter der damals völlig unverständlichen Annahme, dass Strahlung nicht kontinuierlich sondern in Portionen (Quanten) emittiert und absorbiert wird. Geburtsstunde der Quantenphysik!
Was ist Röntgenstrahlung?	thermisch: λ=10^-10m Nach Wien: T=10^6K, um Röntgenstrahlung thermisch zu erzeugen! (Im Weltall: Sehr heißt Sterne, Sonnenkorona) künstlich: zufällige Entdeckung des Physikers W.C Röntgen
Was ist eine Röntgenröhre?	Überdimensionale Röhrentriode! U=10^4-10^5 Volt! Elektronen erreichen vor Aufprall auf der Anode fast Lichtgeschwindigkeit - emittieren an der Anode "Bremsstrahlung"
Wo findet Röntgenstrahlung bzw. Röntgenröhren Anwendung?	medizinisch= Seit ca. 1900 zur Diagnostik, Jedes Röntgenbild ist ein negativ von dem Schattenriss der Skelettstruktur! Seit 1970/80= CT-Computertomopgraphie, Zusammensetzung von Röntgenabsorbtionskurven vieler einzelner Aufnahmen, Software erzeugt 3D Bild von durchstrahlter Region, Relativ hohe Strahlendosis !
Welche medizinischen Geräte funktionieren komplett ohne Röntgenstrahlung?	.)MRT-Magnetresonanztomographie .)Ultraschall
Wie funktioniert ein MRT?	Durch B-Feldenerige werden die Spinn der Protonen von Wasserstoffatomen zu Energieabgabe angeregt - diese wird gemessen! Völlig Strahlungsfrei!
Wie funktioniert eine Ultraschall?	hochfrequente mechanische Wellen - regen Körperzellen zum Mitschwingen an - Energiebarbe wird gemessen - völlig schmerzfrei und ungefährlich!
Wo findet Röntgenstrahlung noch Anwendung? (außer Medizin!)	physikalisch:Festkörperstrukturenananlyse! Erst 1912 gelang es Max von Laue die Wellennatur von Röntgenstrahlung nachzuweisen, dazu ist Experiment mit Interferenzen und Beugung notwendig, aber: Spaltbreite muss dazu etwa gleich groß wie λ sein! Einzig mögliche Bewegungsgitter dazu sind damit Festkörperatomgitter selber! Grund: λRöntgen= 10^10 Stomgrößer= 10^10m
Physikalische Ergebnisse der Röntgenstrahlung?	.)Röntgenstrahlen haben Wellennatur .)Festkörperatome haben ca. den selben Atomabstand im Gitter (10^10m) .)Unbekannte Gitterstrukturen sind analysierbar
Rundfunk?	Verbreitung ab 1920 "Trägerwelle": Schwingkreis erzeugt fixe Frequenz
Modulation?	Aufbringen von Information! Amplitudenmodulation: Ursprünglich einfach,qualitativ nicht gut, (nur auf Verstärker Mechanismus wird zugegriffen) Frequenzmodulation: seit 1950, technisch aufwendiger, qualitativ besser! Phasenmodulation: Aufbringen von Informations"Paketen"
Was ist Informationsübertragung analog und wann digital?	Amplitudenmodulation+Frequenzmodulation = analog Phasenmodulation= Digital
Was macht ein Empfänger?	Demodulation! Herausfiltern der Information aus der Trägerwelle, Verstärkung!
MW-Radio?	Mittelwelle, historisch alt: f=500-1600khz, λ=10^2m
Pro Contra bei MW Radio?	.)bescheidene akustische Qualität (AM) .)hervorragende Ausbreitung! (Beugung an topographischen Hindernissen!)
UKW?	Ultrakurzwellen! Modern, f=87-108MHZ Wenn es keinen Empfang gibt, ist die Beugung zu groß!
Pro Contra UKW Radio?	.)beste Tonqualität .)quasi optische Ausbreitung (wenn man es sieht, kann man empfangen!) Viele Übertragungsstationen notwendig!
RADAR?	(radiowave detecting and ranging) Jedes Metall "reflektiert" Radiowellen (Metalle wirken als Antennen) Ortung möglich, aber: Bewegung unerwünscht, sehr kurzwellige Radiowellen nötig-haben gute Richtwirkung!
Polizei-Radar?	Doppler-Effekt von v des Autos durch Radar Pulse!
Beginn von Fernsehen, Mobiltelefonie und WLAN?	Braunsche Bildröhre- Röhrentriode mit Elektronen Strahl Ablenkung auf einen Fluoreszenz Bildschirm! Heute: Direkt Pixel Ansteuerung (LED) -Flat Screen
Was ist bei Fernsehen, Mobiltelefonie und WLAN zu beachten?	100000000 Bildpunkte pro Sekunde sind anzusteuern! AM Steuerung nur im Hochfrequenten MHZ Bereich möglich! Nachteil: Nur quasi optisch, viele Sendestationen notwendig
Internet Übertragung?	Noch höhere Informationsdichte, noch höheres f, noch kürzeres Lambda, extrem quasi optisch

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