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(C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 1 Wechselwirkungen und Felder Lernziele: Die grundlegenden Wechselwirkungen der Physik und die daraus resultierenden.

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1 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 1 Wechselwirkungen und Felder Lernziele: Die grundlegenden Wechselwirkungen der Physik und die daraus resultierenden Kräfte kennen und mit Bereichen aus dem Alltag und der Technik in Verbindung bringen können. Die elementaren Eigenschaften der elektischen Ladung kennen und Auswirkungen quantifi- zieren können.

2 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 2 Historische Entwicklung Issac Newton ( ) Gravitationsgesetz Daniel Bernoulli ( ) Leonhard Euler ( ) Geschwindigkeitsfeld, Beschleunigungsfeld in der Hydrodynamik

3 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 3 Historische Entwicklung Charles A. Coulomb ( ) Elektrostatik, Magnetostatik Andre Ampere ( ) Kraft zwischen Strömen Simeon Poisson ( ) Potentialtheorie

4 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 4 Historische Entwicklung Hans Chr. Oerstedt ( ) bewegte elektrische Ladungen erzeugen ein Magentfeld Michael Faraday ( ) Elektromagnetische Induktion James C. Maxwell ( ) Vollständige Beschreibung elektromagneti- scher Vorgänge ("Maxwell-Gleichungen)"

5 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 5 Vier Wechselwirkungen Starke Wechselwirkung (Kernteilchen) Gravitations- Wechselwirkung (Masse) Elektromagnetische Wechselwirkung (Ladung) Schwache Wechselwirkung (Elementarteilchen)

6 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 6 Starke Wechselwirkung Quelle des Feldes: Protonen, Neutronen, Pionen, Hyperonen Kraft: Kernkraft Stärke: 1 Reichweite: klein

7 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 7 Elektromagnetische WW Quelle des Feldes: alles, was elektrische Ladungen enthält Kraft: Elektrische Kraft, Magnetische Kraft Stärke: 1/100 Reichweite: gross

8 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 8 Schwache Wechselwirkung Quelle des Feldes: alle Elementarteilchen Kraft: Schwache Wechselwirkungskraft Stärke: 1/10 15 Reichweite: klein

9 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 9 Gravitations-WW Quelle des Feldes: alle schweren Massen Kraft: Schwerkraft Stärke: 1/10 38 Reichweite: unbegrenzt gross

10 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 10 Felder

11 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 11

12 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 12 Der allgemeine Feldbegriff Wird jedem Punkt eines Raumes eine physikalische Grösse mit einem bestimmten Betrag zugeordnet, so heisst dieser Raum ein Feld.

13 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 13 Feldarten Statisches Feld - Wechselfeld Skalarfeld - Vektorfeld Quellenfeld - Wirbelfeld Homogenes Feld - Inhomogenes Feld

14 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 14 Elektrostatik Elektrizität durch Reibung Das Elektroskop Die zwei Arten der Ladung Anziehung und Abstossung Laden und Entladen Ladungsspeicher

15 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 15 Das elektrische Feld Feldlinienbilder Elektrischer Fluss und Feldstärke Wie könnte ein elektrisches Feld vermessen werden (Form, Stärke) Warum können sich Feldlinien nicht schneiden?

16 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 16 2 positive Punktladungen

17 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 17 Positive und negative Punktladungen

18 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 18 4 positive Punktladungen

19 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 19 Platte und Spitze

20 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 20 Feldfluss und Feldstärke

21 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 21 Elektrisches Feld Quellenfeld Ladung Q proportional zum elektrischen Fluss E. Es gilt: Q = 0 E Feldlinien senkrecht zur Oberfläche elektrischer Leiter. Im Inneren eines Leiters kein Feld Geschlossene Leiterhülle schirmt Innenraum ab Feldstärkevektor

22 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 22 Das Coulombsche Gesetz Experiment: Drehwaage:

23 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 23 Coulombsches Gesetz

24 (C) 2000, H. Knoll, HTA Chur, Tc Physik 24 Coulombsches Gesetz F > 0Abstossung F < 0Anziehung


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