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==geladene Teilchen in elektrischen Feldern==
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===Das Oszilloskop===
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|height="1150px"|
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[[Datei:Oszilloskopschema.jpg]]
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# Die Elektronen werden beschleunigt.
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# Die Elektronen bewegen sich mit einer konstanten Geschwindigkeit.
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# Die senkrechte Geschwindigkeitskomponente nimmt konstant zu. Die horizontale bleibt konstant. Die Elektronen bewegen sich auf einer Parabel ähnlich dem waagrechten Wurf.
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# Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit.
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*Ein geladenes Teilchen ist ein Probekörper im elektrischen Feld, es erfährt eine Kraftwirkung, bzw. das Feld zieht, drückt es in eine Richtung.
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==Praktikum: Messen der Leistung==
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====Material====
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[[Datei:Praktikum Leistung.jpg|thumb|right|300px]]
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* 1 Steckbrett mit ca. 10 Verbindungssteckern
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* 1 Flachbatterie 4,5V
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* 2 Kabel mit 2 Klemmen
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* 2 Lämpchen mit Fassungen
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* 2 Multimeter mit je 2 Kabeln
  
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*Die Richtung der Feldstärke ist mit einem positiv geladenen Probekörper definiert, weshalb das Elektron eine Kraft gegen die Feldstärkerichtung erfährt!
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====Arbeitsauftrag====
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*Messt in den verschiedenen Schaltungen wieviel Watt Leistung (P) (oder Energiestromstärke) die Batterie und die Lämpchen haben.
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#Dazu sollt ihr in allen Stromkreisen die verschiedenen Potentiale messen und farbig in die Schaltpläne einzeichnen. Der Minuspol der Batterie soll die Erde sein, also auf 0 Volt liegen. Aus den Potentialen könnt ihr die Spannung U (Potentialunterschied) in Volt an den Bauteilen berechnen.
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#Dann müßt ihr die Stromstärken an allen Bauteilen messen und in den Schaltplan eintragen.
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#Aus Spannung und Stromstärke könnt ihr die Leistung der Bauteile berechnen.
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#Versucht die Versuchsergebnisse logisch zu erklären und schreibt eure Begründung auf.
  
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*Die Stärke der Kraft ist von der Ladung <math>e</math> des Elektrons und der Feldstärke <math>E</math> abhängig:
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====Schaltungen====
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::<math> F = Q\, E = e \, E </math>
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:[[Datei:Praktikum_Leistungsmessung_Schaltpläne.png|600px]]
  
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*Das elektrische Potential gibt an, wieviel potentielle Energie ein positiver Probekörper pro Ladung hat. Wegen der negativen Ladung hat daher ein Elektron an einem Ort mit dem Potential von 100V mehr potentielle Energie als an einem Ort von 200V.
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:'''a)''' Ein Lämpchen an der Batterie angeschlossen.
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:(Aus dem "Potentialberg" eines Protons wird dann das "Potentialtal" des Elektrons.)
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*Die Summe von potentieller Energie und Bewegungsenergie ist immer konstant.
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              | Batterie | Lämpchen |
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Spannung U    |          |          |
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              |          |          |
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Stromstärke I |          |          |
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              |          |          |
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Leistung P    |          |          |
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==Rechnerische Behandlung==
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:'''b)''' Zwei Lämpchen parallel geschaltet.
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Hier werden drei Fragen behandelt:
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# Wieviel Bewegungsenergie haben die Elektronen?
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              | Batterie | Lämpchen 1 | Lämpchen 2 |
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# Wie schnell sind die Elektronen?
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Spannung U    |          |            |            |
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# Wie hängt die Ablenkung der Elektronen mit der angelegten Spannung zusammen?
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              |          |            |            |
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Stromstärke I |          |            |            |
 +
              |          |            |            |
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Leistung P    |          |            |            |
 +
              |          |            |            |
  
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===Bewegungsenergie der Elektronen===
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:'''c)''' Zwei Lämpchen in Reihe geschaltet.
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Beim Beschleunigen erhalten die Elektronen Bewegungsenergie aus dem Feld. Die Feldenergie nimmt also ab, was allerdings durch die angeschlossene Spannungsquelle sofort wieder ausgeglichen wird. Wieviel Energie die Elektronen erhalten, kann man an der Potentialdifferenz ablesen, sie gibt an, wieviel Joule Energie pro Coulomb Ladung abgegeben werden:
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:<math>W_{ges} = W_{pot}+W_{kin} = Q\,U + \frac{1}{2} \,m\,v^2 \quad \left( = Q\,U + \frac{p^2}{2\,m} \right) </math>
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Setzt jman das Nullniveau der potentiellen Energie an die Glühwendel, so ist zu Beginn die Summe der Energien gerade Null, sie bleibt also auch immer Null:
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:<math>0 = W_{pot}+W_{kin} \quad \Rightarrow  -Q\,U = \frac{1}{2} \,m\,v^2 </math>
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Fällt das Elektron eine Potentialdifferenz von 1V herunter, dann erhält es die Energie von einem "Elektronenvolt":
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              | Batterie | Lämpchen 1 | Lämpchen 2 |
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:<math>W = e \cdot 1\,\rm V = 1\,\rm eV \approx 1{,}6\cdot 10^{-19}\,\rm J </math>
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Spannung U    |          |            |            |
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+
              |          |            |            |
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===Geschwindigkeit der Elektronen===
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Stromstärke I |          |            |            |
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:<math>E_{el} = E_{kin} \qquad \Leftrightarrow \qquad e \, \triangle \varphi = \frac{1}{2} m v^2_0 \qquad \Leftrightarrow \qquad v_0 = \sqrt{\frac{2\, e\, U_x}{m}}</math>
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              |          |            |            |
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Leistung P    |          |            |            |
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Bei einer Beschleungungsspannung von 4000 Volt erreichen die Elektronen immerhin ca 10% der Lichtgeschwindigkeit!
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              |          |            |            |

Aktuelle Version vom 22. Juli 2026, 10:39 Uhr

Praktikum: Messen der Leistung

Material

Praktikum Leistung.jpg
  • 1 Steckbrett mit ca. 10 Verbindungssteckern
  • 1 Flachbatterie 4,5V
  • 2 Kabel mit 2 Klemmen
  • 2 Lämpchen mit Fassungen
  • 2 Multimeter mit je 2 Kabeln

Arbeitsauftrag

  • Messt in den verschiedenen Schaltungen wieviel Watt Leistung (P) (oder Energiestromstärke) die Batterie und die Lämpchen haben.
  1. Dazu sollt ihr in allen Stromkreisen die verschiedenen Potentiale messen und farbig in die Schaltpläne einzeichnen. Der Minuspol der Batterie soll die Erde sein, also auf 0 Volt liegen. Aus den Potentialen könnt ihr die Spannung U (Potentialunterschied) in Volt an den Bauteilen berechnen.
  2. Dann müßt ihr die Stromstärken an allen Bauteilen messen und in den Schaltplan eintragen.
  3. Aus Spannung und Stromstärke könnt ihr die Leistung der Bauteile berechnen.
  4. Versucht die Versuchsergebnisse logisch zu erklären und schreibt eure Begründung auf.

Schaltungen

Praktikum Leistungsmessung Schaltpläne.png
a) Ein Lämpchen an der Batterie angeschlossen. 
              | Batterie | Lämpchen |
Spannung U    |          |          |
              |          |          |
Stromstärke I |          |          |
              |          |          |
Leistung P    |          |          |
              |          |          |
b) Zwei Lämpchen parallel geschaltet. 
              | Batterie | Lämpchen 1 | Lämpchen 2 |
Spannung U    |          |            |            |
              |          |            |            |
Stromstärke I |          |            |            |
              |          |            |            |
Leistung P    |          |            |            |
              |          |            |            |
c) Zwei Lämpchen in Reihe geschaltet. 
              | Batterie | Lämpchen 1 | Lämpchen 2 |
Spannung U    |          |            |            |
              |          |            |            |
Stromstärke I |          |            |            |
              |          |            |            |
Leistung P    |          |            |            |
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