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Elektrodynamik

Lerne die elektromagnetischen Eigenschaften unseres Universums kennen. Hier geht es um Elektrische Ladungen, Ströme, elektromagnetische Felder und so weiter.
Lektion
Level 3 (für fortgeschrittene Schüler und Studenten)

Die 4 Maxwell-Gleichungen: Wichtige Grundlagen anschaulich erklärt

Hier werden die 4 Maxwell-Gleichungen in Differential- und Integralform anschaulich erklärt. Diese Grundlagen sind notwendig, um die gesamte Elektrodynamik verstehen zu können.

Video
Level 3 (für fortgeschrittene Schüler und Studenten)

Maxwell-Gleichungen in 41 Minuten komplett verstehen!

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

Inhalt des Videos
  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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Level 2 (für Schüler geeignet)

Plattenkondensator in 7 Minuten einfach erklärt!

Hier wird der Plattenkondensator einfach erklärt. Dabei lernst du anhand des Kondensator die elektrische Spannung, elektrisches Feld und elektrische Kapazität kennen und, wie du sie bei einem Plattenkondensator berechnen kannst.

Inhalt des Videos
  1. ⏲ [00:14] Aufbau und Anwendungen
  2. ⏲ [02:10] Spannung
  3. ⏲ [04:04] Kapazität
  4. ⏲ [05:23] Kraft auf eine Probeladung & Elektrisches Feld
Video
Level 2 (für Schüler geeignet)

Massenspektrometer in 7 Minuten einfach erklärt!

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

Inhalt des Videos
  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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Level 2 (für Schüler geeignet)

Wienfilter (Geschwindigkeitsfilter) in 7 Minuten einfach erklärt!

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

Inhalt des Videos
  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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Level 2 (für Schüler geeignet)

Millikan-Experiment in 17 Minuten komplett verstehen!

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

Inhalt des Videos
  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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Level 2 (für Schüler geeignet)

Hall-Effekt in 9 Minuten einfach erklärt!

Erklärung des physikalischen Hall-Effekts: wie Hall-Spannung durch Lorentzkraft verursacht wird und wie eine Hall-Sonde funktioniert.

Inhalt des Videos
  1. ⏲ [0:11] Grundlegende zum Hall-Effekt.
  2. ⏲ [02:09] Herleitung - hier wird Dir die mathematische Herleitung der Hallspannung & Hall-Konstante gezeigt.
  3. ⏲ [06:41] Hallsonde - hier gibts eine Erklärung der Hallsonde und kurze Info zur Hall-Konstante.
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Level 2 (für Schüler geeignet)

Lorentzkraft in 18 Minuten komplett verstehen!

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

Inhalt des Videos
  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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Level 2 (für Schüler geeignet)

Lenz-Regel in 11 Minuten einfach erklärt!

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

Inhalt des Videos
  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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Level 2 (für Schüler geeignet)

Drei-Finger-Regel in 6 Minuten einfach erklärt!

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

Inhalt des Videos
  1. ⏲ [00:15] Stromdurchflossener Leiter im Magnetfeld
  2. ⏲ [04:41] Übungen zur Drei-Finger-Regel
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Level 2 (für Schüler geeignet)

Elektromagnetische Induktion in 14 Minuten einfach erklärt!

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

Inhalt des Videos
  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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Level 2 (für Schüler geeignet)

Fadenstrahlrohr in 5 Minuten einfach erklärt!

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

Inhalt des Videos
  1. ⏲ [00:18] Versuchsaufbau + Grundlagen
  2. ⏲ [01:32] Erklärung der Kreisbahn + Herleitung
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Level 2 (für Schüler geeignet)

Coulomb-Gesetz in 11 Minuten einfach erklärt!

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

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