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Kurs Elektrizität und Magnetismus

Elektromagnetische Phänomene und ihre Anwendungen
Elektrisches Feld (Feldlinien) - zwei entgegengesetzte Ladungen (Dipol)
Level 2 (für Schüler geeignet)
Level 2 setzt Schulmathematik voraus. Geeignet für Schüler.
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    Fragen & Antworten
    1. Kann man elektrische Ladungen erzeugen?
  2. 2
    Video

    Elektrischer Strom in 7 Minuten einfach erklärt!

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

    Inhalt des Videos
    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
    Passende Formeln
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    Video

    Elektrische Spannung in 11 Minuten einfach erklärt!

    In diesem Video lernst du, was elektrische Spannung ist, wie sie durch Ladungstrennung entsteht und was eine Spannungsquelle ist.

    Inhalt des Videos
    1. [00:00] Hallöchen!
    2. [00:52] Elektrisch positive und negative Ladungen
    3. [02:19] Ladungstrennung erzeugt Spannung
    4. [04:15] Spannung ist Energie pro Ladung
    5. [07:03] Spannungsquelle und elektrischer Strom
    6. [10:08] Ist Spannung oder Strom gefährlich?
    Passende Formeln
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    Video

    Ohmsches Gesetz in 13 Minuten einfach erklärt!

    Hier lernst du, wie du das Ohmsche Gesetz in einem U-I-Diagramm erkennen kannst und wie du die dazugehörige URI-Formel anwenden kannst. Es werden drei Beispiele behandelt.

    Inhalt des Videos
    1. [00:00] Hallöchen!
    2. [00:45] 1. Zutat: Elektrische Spannung
    3. [01:35] 2. Zutat: Elektrischer Leiter
    4. [02:03] 3. Zutat: Elektrischer Strom
    5. [03:28] Messwerte & Ohmsches Gesetz in einem U-I-Diagramm
    6. [06:09] Was ist ein Ohmscher Leiter?
    7. [06:56] Steigung einer Geraden im U-I-Diagramm
    8. [08:09] Ohmsches Gesetz als Formel
    9. [9:29] Elektrischer Widerstand R
    10. [10:51] Beispiel #1: Widerstand R unbekannt
    11. [11:22] Beispiel #2: Spannung U unbekannt
    12. [11:53] Beispiel #3: Strom I unbekannt
    Fragen & Antworten
    1. Was ist der Unterschied zwischen Ohm-Leiter und Nicht-Ohm-Leiter?
    Übungsaufgaben mit Lösungen
    Übung mit Lösung
    Level 2 (für Schüler geeignet)

    Ohmsches Gesetz - U, R und I berechnen

    Aufgabe mit Lösungen zum Ohmschen Gesetz (zur URI-Formel), in denen du etweder den Strom, Spannung oder den Widerstand herausfinden musst.

    Passende Formeln
  5. 5
    Fragen & Antworten
    1. Was ist der Unterschied zwischen einer Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen?
    2. Was ist der Unterschied zwischen einer idealen und realen Spannungsquelle?
    3. Was ist der Unterschied zwischen idealer und realer Spannungsmessung?
    4. Was ist der Unterschied zwischen idealer und realer Strommessung?
    5. Darf man die Elektrode eines Schweißgerätes beim Lichtbogenschweißen anfassen?
    Übungsaufgaben mit Lösungen
    Übung mit Lösung
    Level 2 (für Schüler geeignet)

    Spannungsteiler für eine 12V Spannung

    In dieser Aufgabe mit Lösung wird das Benutzen eines Spannungsteilers geübt sowie das Rechnen mit der elektrischen Leistung.

    Passende Formeln
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    Fragen & Antworten
    1. Warum sollten man keine Elektrogeräte aus den USA in Europa an die Steckdose anschließen?
    Übungsaufgaben mit Lösungen
    Übung mit Lösung
    Level 3 (für fortgeschrittene Schüler und Studenten)

    Blitz: Energie, Preis und Ladung

    Aufgabe zum Blitz, mit Lösung. Du musst hier Ladung und Energie eines Blitzes, sowie den Energiewert in Euro berechnen.

    Herleitungen & Experimente
    Passende Formeln
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    Übungsaufgaben mit Lösungen
    Übung mit Lösung
    Level 3 (für fortgeschrittene Schüler und Studenten)

    Maschenregel & Knotenregel - Schaltung mit 6 Widerständen

    Aufgabe (mit Lösung), in der die Kirchhoff-Regeln (Maschenregel und Knotenregel) anhand eines Netzwerks mit 6 Widerständen geübt wird. Strom und Spannung müssen berechnet werden.

    Passende Formeln
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    Video

    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
    Fragen & Antworten
    1. Wovon handelt die Elektrostatik?
    2. Wie kann die elektrische Feldkonstante experimentell bestimmt werden?
    3. Kann man elektrische Ladungen erzeugen?
    Übungsaufgaben mit Lösungen
    Übung mit Lösung
    Level 2 (für Schüler geeignet)

    Kraft, Abstand, Ladung mittels Coulomb-Gesetz

    Aufgaben mit Lösungen zum Coulomb-Gesetz, in denen du das Berechnen der elektrischen Kraft, der Ladung und des Abstands der Ladungen übst.

    Übung mit Lösung
    Level 2 (für Schüler geeignet)

    Elektrische Kraft zwischen zwei Natrium-Kugeln

    In dieser Aufgabe zum Coulomb-Gesetz muss die elektrische Kraft zwischen zwei Na+ Kugeln berechnet werden. Gegeben ist der Abstand und ihre Masse.

    Passende Formeln
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    Fragen & Antworten
    1. Warum können sich Feldlinien nicht schneiden?
    2. Warum stehen Feldlinien immer senkrecht auf leitenden Oberflächen?
    3. Was sind Äquipotenziallinien bzw. Äquipotenzialflächen?
    4. Was ist der Unterschied zwischen elektrischen und magnetischen Feldern?
    Passende Formeln
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    Video

    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
    Übungsaufgaben mit Lösungen
    Übung mit Lösung
    Level 2 (für Schüler geeignet)

    Ladung in einer Gewitterwolke

    Anhand der Übung lernst Du die Ladung einer Gewitterwolke mithilfe von Kapazität und E-Feld im Plattenkondensator zu berechnen.

    Übung mit Lösung
    Level 3 (für fortgeschrittene Schüler und Studenten)

    Kondensator mit und ohne Dielektrikum im Vergleich

    In dieser Aufgabe mit Lösung über den Plattenkondensator, muss die Kapazität, Spannung und Energie mit und ohne Dielektrikum verglichen werden.

    Herleitungen & Experimente
    Passende Formeln
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    Übungsaufgaben mit Lösungen
    Übung mit Lösung
    Level 3 (für fortgeschrittene Schüler und Studenten)

    Entladen eines Kondensators von 900V auf 10V

    In dieser Aufgabe mit Lösung wird der Entladevorgang des Kondensators betrachtet. Hier muss der Entladewiderstand R herausgefunden werden.

    Passende Formeln
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    Passende Formeln
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    Video

    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
    Übungsaufgaben mit Lösungen
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    Video

    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.
    Fragen & Antworten
    1. Warum zieht sich eine stromdurchflossene Spule zusammen?
    Übungsaufgaben mit Lösungen
    Übung mit Lösung
    Level 2 (für Schüler geeignet)

    Fliegendes Flugzeug in einem Magnetfeld

    Aufgabe (mit Lösung) bei der die Lorentzkraft und die Spannung zwischen den Flugzeugflügeln berechnet werden soll.

    Übung mit Lösung
    Level 3 (für fortgeschrittene Schüler und Studenten)

    Ein um den Äquator kreisendes Ion im Magnetfeld

    In dieser Aufgabe möchtest du ein Ion um den Äquator kreisen lassen. Dazu willst du beispielsweise seine Geschwindigkeit herausfinden.

    Herleitungen & Experimente
    Passende Formeln
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    Video

    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
    Passende Formeln
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    Video

    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.
    Herleitungen & Experimente
    Herleitung

    Wienfilter / Geschwindigkeitsfilter

    Hier gibt es eine einfache Herleitung zum realen Wienfilter, nämlich mit der endlichen Breite des Spalts, woraus ein Geschwindigkeitsintervall folgt.

    Passende Formeln
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    Video

    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
    Übungsaufgaben mit Lösungen
    Passende Formeln
  19. 19
    Video

    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.
    Übungsaufgaben mit Lösungen
    Herleitungen & Experimente
    Herleitung

    Hall-Effekt: Hall-Spannung

    Mathematische Herleitung der Hall-Spannung aus der Lorentzkraft, durch Gleichsetzen der magnetischen und elektrischen Kraft.

    Passende Formeln
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    Video

    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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    Video

    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)
    Fragen & Antworten
    1. Wie können Magnetfelder erzeugt werden?
    2. Was sind elektrische Wirbelströme?
    Übungsaufgaben mit Lösungen
    Übung mit Lösung
    Level 3 (für fortgeschrittene Schüler und Studenten)

    Eine ins Magnetfeld fallende Leiterschleife

    In dieser Aufgabe fällt eine rechteckige Leiterschleife in ein Magnetfeld hinein. Hier wendest du die Lenz-Regel sowie das Induktionsgesetz an.

    Passende Formeln
  22. 22
    Video

    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.
    Herleitungen & Experimente
    Passende Formeln
    Formel

    Millikan-Experiment (Ladung)