Alexander Fufaev

Elektrodynamik

Lerne die elektromagnetischen Eigenschaften unseres Universums kennen. Hier geht es um Elektrische Ladungen, Ströme, elektromagnetische Felder und so weiter.

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Elektrischer Strom

Hier wird elektrischer Strom einfach erklärt - wie der Strom entsteht und wie dieser mit der elektrischen Ladung zusammehängt (+ Einheit, Formelzeichen, Beispiel).

Inhalt
  1. ⏲ [00:25] Elektrische Ladungen
  2. ⏲ [02:11] Ursache des elektrischen Stroms
  3. ⏲ [03:47] Formel + Einheit des elektrischen Stroms
  4. ⏲ [05:47] Ist ein Ampere ein großer Strom?
  5. ⏲ [06:41] Zusammenfassung
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Maxwell-Gleichungen

Hier werden die Maxwell-Gleichungen einfach erklärt. Dazu werden zuerst elektrische und magnetische Felder, sowie der Gauß-Integralsatz und Stokes-Integralsatz erläutert.

Inhalt
  1. ⏲ [00:15] Anwendungen der Maxwell-Gleichungen – zur Einstimmung.
  2. ⏲ [02:04] Elektrisches Feld
  3. ⏲ [04:57] Magnetisches Feld
  4. ⏲ [10:00] Gauß-Integralsatz – dieses mathematische Theorem verknüpft das Volumenintegral über die Divergenz eines Vektorfeldes mit dem Flächenintegral dieses Vektorfeldes.
  5. ⏲ [18:00] Stokes-Integralsatz – dieses mathematische Theorem verknüpft das Flächenintegral über die Rotation eines Vektorfeldes mit dem Linienintegral dieses Vektorfeldes.
  6. ⏲ [24:17] Erste Maxwell-Gleichung - sagt aus, dass die Ladungen Quellen und Senken des elektrischen Feldes sind.
  7. ⏲ [27:54] Zweite Maxwell-Gleichung – sagt aus, dass magnetische Ladungen stets als Dipole vorkommen. Es gibt keine magnetischen Monopole.
  8. ⏲ [30:59] Dritte Maxwell-Gleichung (Induktionsgesetz) – sagt aus, dass zeitlich veränderliche Magnetfelder elektrische Wirbelfelder erzeugen und andersherum. Hier steckt auch die Lenz-Regel.
  9. ⏲ [35:33] Vierte Maxwell-Gleichung – sagt aus, dass das Magnetfeld durch elektrische Ströme und zeitlich veränderliche elektrische Felder (Verschiebungsstrom) erzeugt werden kann.
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Massenspektrometer

In diesem Video lernst Du den Aufbau und die Funktionsweise eines Massenspektrometers, mit dem Du die Masse von geladenen Teilchen bestimmen kannst.

Inhalt
  1. ⏲ [00:33] Geschwindigkeitsfilter (Elektrische & magnetische Kraft)
  2. ⏲ [03:11] Geschwindigkeit des geladenen Teilchens
  3. ⏲ [04:17] Masse des geladenen Teilchens
  4. ⏲ [06:09] Wissenswertes
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Geschwindigkeitsfilter

In diesem Video lernst Du, wie man mit einem Geschwindigkeitsfilter (Wienfilter) die Geschwindigkeiten geladener Teilchen ausfiltern kann.

Inhalt
  1. ⏲ [0:15] Versuchsaufbau - Wienfilter besteht im Prinzip aus einem Plattenkondensator mit Abschirmung, einer Teilchenkanone und einem Magnetfeld.
  2. ⏲ [0:45] Lorentzkraft - sie wirkt entgegen der elektrischen Kraft und lenkt Ladungen auf eine Kreisbahn.
  3. ⏲ [01:35] Drei-Finger-Regel - damit bestimmst Du die Richtung der Lorentzkraft.
  4. ⏲ [03:42] Elektrische Kraft - wird durch den Plattenkondensator erzeugt und wird so eingestellt, dass sie der Lorentzkraft entgegen wirkt.
  5. ⏲ [04:36] Funktionsweise des Geschwindigkeitfilters - anhand der Lorentzkraft, Drei-Finger-Regel und der elektrischen Kraft, lernst Du wie ein Wienfilter funktioniert.
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Millikan-Experiment

Hier lernst Du Millikan-Versuch mit coolen Animationen! Vom Versuchsaufbau, über Schwebemethode und Gleichfeldmethode, bis zur Auswertung.

Inhalt
  1. ⏲ [0:15] Versuchsaufbau - alles, was Du für den Millikan-Versuch brauchst. Vom Plattenkondensator bis zum Zerstäuber.
  2. ⏲ [1:33] Grundlagen - damit Du Millikan-Versuch besser verstehst! Dazu werde beispielsweise alle 4 wirkenden Kräfte vorgestellt: Schwerkraft, Elektrische Kraft, Stokessche Reibungskraft und Auftriebskraft.
  3. ⏲ [6:15] Schwebemethode - hier ermittelst Du die Steiggeschwindigkeit und die Fallgeschwindigkeit bei ausgeschaltetem Plattenkondensator.
  4. ⏲ [11:30] Gleichfeldmethode - hier ermittelst Du ebenfalls die Steig- und Fallgeschwindigkeit; jedoch bei konstant gehaltener Spannung.
  5. ⏲ [14:37] Elementarladung & Weiterführendes - nachdem der Millikan-Versuch durchgeführt wurde, ergibt sich ein Diagramm, welches diskrete Verteilung der Ladungen von Öltröpfchen zeigt. Hier wirst Du auch die Elementarladung ablesen können. Außerdem wird Cunningham-Korrektur, sowie Fadenstrahlrohr und Hall-Effekt erwähnt.
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Lorentzkraft

Hier lernst Du Lorentzkraft kennen - magnetische Kraft und elektrische Kraft. Erklärung der Formel, sowie veranschaulichende Beispiele.

Inhalt
  1. ⏲ [00:16] Was ist Lorentzkraft?
  2. ⏲ [01:55] Elektrische Kraft
  3. ⏲ [03:17] Magnetische Kraft - Eintritt der Ladung parallel, schräg und senkrecht zum Magnetfeld.
  4. ⏲ [10:44] Beispiele zur Lorentzkraft - Leiterschaukelversuch, Bewegung einer Metallstange im Magnetfeld und zwei stromdurchflossene Leiter.
  5. ⏲ [13:54] Anwendungen & Relativitätstheorie - hier erkläre ich dir qualitativ Lorentzkraft relativistisch.
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Lenz-Regel

Hier lernst du, was Lenzsche Regel ist und wie man zum Beispiel Induktionsstrom-Richtung bestimmt, die durch Lenzsche Regel festgelegt ist.

Inhalt
  1. ⏲ [00:04] Was besagt die Lenz-Regel?
  2. ⏲ [1:34] Leiterschaukel
  3. ⏲ [5:00] Energieerhaltung
  4. ⏲ [6:00] Beispiele
  5. ⏲ [9:42] Anwendungen
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Drei-Finger-Regel

Mit der drei-Finger-Regel (auch UVW-Regel genannt) kannst Du beispielsweise mit der linken Hand die Richtung der Lorentzkraft bestimmen.

Inhalt
  1. ⏲ [00:15] Stromdurchflossener Leiter im Magnetfeld
  2. ⏲ [04:41] Übungen zur Drei-Finger-Regel
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Elektromagnetische Induktion

Hier lernst Du elektromagnetische Induktion kennen. Beispielsweise wie ein Induktionsstrom durch Lorentzkraft oder Magnetfeld-Änderung entsteht.

Inhalt
  1. ⏲ [00:18] Ein bisschen Geschichte
  2. ⏲ [00:58] Leiterschaukel-Versuch (+ Induktionsstrom)
  3. ⏲ [06:36] Herleitung der Induktionsspannung
  4. ⏲ [09:24] Leiterschleife (Magnetfeldänderung / Flächenänderung)
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Fadenstrahlrohr-Experiment

In diesem Videos lernst Du alles rund um Fadenstrahlrohr. Wie er aufgebaut ist und wie spezifische Ladung mittels Lorentzkraft hergeleitet wird.

Inhalt
  1. ⏲ [00:18] Versuchsaufbau + Grundlagen
  2. ⏲ [01:32] Erklärung der Kreisbahn + Herleitung
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Coulomb-Gesetz

Coulomb-Gesetz von Charles Augustin de Coulomb ist ein Gesetz aus der Elektrizitätslehre, welches die elektrische Kraftwirkung der Punktladungen beschreibt.

Inhalt
  1. ⏲ [00:28] Was besagt das Coulomb-Gesetz?
  2. ⏲ [02:25] Herleitung mit einem Experiment
  3. ⏲ [09:07] Beispielaufgabe
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Elektrische Influenz

Die elektrische Influenz ist ein Phänomen aus der Elektrizitätslehre und beschreibt die Verschiebung der Ladungen innerhalb von Metallen.

Inhalt

In Metallen können sich die negativen Ladungen (Elektronen) frei bewegen. Wird nun eine geladene Kugel in die Nähe eines Metalls gebracht, so verschieben sich die Elektronen auf dem Metall von der geladenen Kugel weg (wenn die Kugel negativ geladen ist) oder zu der Kugel hin (wenn die Kugel positiv geladen ist). Dieses Phänomen heißt: Elektrische Influenz.

Argumentationen

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