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Wissenstest, Elektrische Felder

Elektrische Felder existieren um die Erde, aber auch um jeden anderen elektrische geladenen Körper. Ihre Beschreibung erfolgt mit dem Modell Feldlinienbild und mit der elektrischen Feldstärke. Technisch bedeutsam ist die Ablenkung von geladenen Teilchen in elektrischen Feldern.

Der Test dient der Prüfung von elementaren Kenntnissen zur elektrischen Ladung und zu elektrischen Feldern.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Elektrische Felder".

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

WISSENSTEST

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James Watt

* 19.01.1736 in Greenrock bei Glasgow
† 19.08.1819 in Heathfield bei Birmingham

Er war ein schottischer Mechaniker und Naturforscher, war Universitätsmechaniker in Glasgow und dort mit der Wartung einer Dampfmaschine betraut. Überlegungen über die Verbesserung dieser Maschine führten ihn 1769 zur Erfindung einer Dampfmaschine mit getrenntem Kondensator, die sich als Antriebsmaschine durchsetzte.
Nach ihm ist heute die Einheit der Leistung benannt.

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Michael Faraday

* 22.09.1791 in Newington-Butts
† 25.08.1867 in Hampton Court bei London

FARADAY war ein englischer Chemiker und Physiker. Er war viele Jahre Mitglied der „Royal Society“. Bedeutende Entdeckungen machte er auf verschiedenen Gebieten der Elektrizitätslehre und der Chemie. Er entdeckte u.a. die elektromagnetische Induktion, baute Urformen eines Elektromotors und eines Generators, entdeckte Gesetze der Elektrolyse und des Magnetismus. Er führte viele physikalische und chemische Fachbegriffe und das Feldliniemodell in die Wissenschaft ein.

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Frequenzabhängige Spannungsteiler

Spannungsteiler sind Reihenschaltungen von mindestens zwei Bauelementen oder zwei Teilen eines Bauelements (Potenziometerwiderstandes), die an eine Spannungsquelle angeschlossen sind. Während des Stromflusses tritt an jedem Teil ein Spannungsabfall auf, es erfolgt somit eine Spannungsteilung.
Im Gleichstromkreis verwendet man als Spannungsteiler zumeist Widerstände mit drei Anschlüssen (Potenziometerwiderstände).
In Wechselstromkreisen sind viele Bauelemente in ihren elektrischen Werten, insbesondere in ihrem Wechselstromwiderstand, frequenzabhängig.
Baut man mit derartigen Bauelementen Reihenschaltungen auf, so wird die Aufteilung der angelegten Spannung erheblich von der Frequenz der Wechselspannung beeinflusst. Derartige Schaltungen spielen in der Technik eine wichtige Rolle und werden als frequenzabhängige Spannungsteiler bezeichnet.

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Michael Faraday

* 22.09.1791 in Newington-Butts
† 25.08.1867 in Hampton Court bei London

FARADAY war ein englischer Chemiker und Physiker. Er war viele Jahre Mitglied der „Royal Society“. Bedeutende Entdeckungen machte er auf verschiedenen Gebieten der Elektrizitätslehre und der Chemie. Er entdeckte u. a. die elektromagnetische Induktion, baute Urformen eines Elektromotors und eines Generators, entdeckte Gesetze der Elektrolyse und des Magnetismus. Er führte viele physikalische und chemische Fachbegriffe und das Feldlinienmodell in die Wissenschaft ein.

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Differenzialgleichungen zur Beschreibung des Lade- und Entladevorgangs eines Kondensators

In einem Gleichstromkreis befindet sich eine Spannungsquelle mit der Spannung $U_{0}$ ein ohmscher Widerstand R und ein Kondensator mit der Kapazität C.
Wird Spannung angelegt, so fließt über den Widerstand R ein Strom I zum Kondensator und lädt ihn auf. Dabei wächst die Kondensatorspannung $U_{C} = \frac{Q}{C} .$

Beim Stromfluss fällt am Widerstand die Spannung $U_{R} = I \cdot R$ ab. Die Summe aus Spannungsabfall am ohmschen Widerstand und Kondensatorspannung ist immer gleich der Spannung der Spannungsquelle.

Es gilt also $U_{0} = U_{R} + U_{C} = I R + \frac{Q}{C},$ woraus mit $I = \frac{d Q}{d t}$ folgt:
$U_{0} = R \frac{d Q}{d t} + \frac{Q}{C} b z w . \frac{d Q}{d t} + \frac{Q}{R C} = \frac{U_{0}}{R}$

Diese Gleichung ist eine lineare inhomogene Differenzialgleichung 1. Ordnung der Form $f' (x) + q f (x) = s$ mit den Koeffizienten $q = \frac{1}{R C} u n d s = \frac{U_{0}}{R}$ sowie der gesuchten Funktion $Q = Q (t)$ , die im Folgenden zu lösen ist.

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Differenzialgleichungen zur Beschreibung des elektromagnetischen Schwingkreises

Ein elektromagnetischer Schwingkreis ist ein geschlossener Stromkreis, in dem ein Kondensator und eine Spule (mit induktivem und ohmschem Widerstand - in der folgenden Abbildung der Übersichtlichkeit halber getrennt gezeichnet) in Reihe geschaltet sind.

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Elektromagnetische Schwingungen

Als Schwingung bezeichnet man eine zeitlich periodische Änderung einer oder mehrerer physikalischer Größen um einen bestimmten Mittelwert. Handelt es sich bei den physikalischen Größen, die sich periodisch ändern, um die Feldstärke eines elektrischen und eines magnetischen Feldes, dann spricht man von einer elektromagnetischen Schwingung. Da ein zeitlich veränderliches elektrisches Feld immer ein zeitlich veränderliches magnetisches Feld hervorruft, gibt es keine Schwingungen, bei denen sich ausschließlich ein elektrisches oder ausschließlich ein magnetisches Feld periodisch ändern würde.

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Lösen von Anwendungsaufgaben mithilfe von Exponentialgleichungen

Eine Reihe von inner- und außermathematischen Anwendungsaufgaben führt auf das Lösen von Exponentialgleichungen.
Als Beispiele werden Aufgaben zur Zinseszinsrechnung, zum atmosphärischen Luftdruck sowie zum Entladen eines Kondensators angegeben.

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Dampfmaschine

Die Dampfmaschine ist die erste historisch bedeutsame Wärmekraftmaschine zur Umwandlung von thermischer in mechanischer Energie. Erfinder der ersten industriell genutzten Dampfmaschine ist der Engländer THOMAS NEWCOMEN (1663- 1729), Vorarbeiten leistete DENIS PAPIN (1647-1712).
Die Dampfmaschine wurde von dem schottischen Techniker JAMES WATT (1776-1819) so weiterentwickelt, dass sie als Antriebsmaschine in den verschiedensten Bereichen (für Pumpen, Textilmaschinen, Mühlen, Pflüge, Lokomotiven) genutzt werden konnte. Die theoretischen Grundlagen, um die Funktionsweise der Dampfmaschinen zu erklären, wurden erst mehr als 50 Jahre später von dem französischen Ingenieur und Physiker SADI CARNOT ( 1796-1832) geschaffen.
Die Industrialisierung des 19. Jahrhunderts ist eng mit der Einführung und Nutzung von Dampfmaschinen verbunden.