Unterrichtszusammenfassung vom 21.09.2010

Plattenkondensator
Vorweg mal das Video zum Versuch aus der Unterrichtsstunde:

Nachdem wir den Versuch angesehen haben, haben wir uns in einzelne Gruppen zusammengesetzt und die Aufgaben des Arbeitsblattes “Plattenkondensator” bearbeitet. In der dritten Stunde begann der Unterrichtsbesuch von Herrn Schönbohm.

Am ende der dritten Stunde haben wir den ersten Teil des Aufgabenzettels verglichen und setzen dieses am 28.09.2010 fort.

Lösung vom Aufgabenzettel der Gruppe 1

2. a ist proportional zu b (a~b)

3. siehe 2

4.     U=k*d  ->  k=U/d

k=ΔU/Δd

k=0,15V/mm | k=elektrische Feldstärke E=U/S

[E]=N/C=V/m=(V/1)*(1/m)=(J/C)*(1/m)  mit Einheit: 1U/m

E=F/Q                                                                                   1V=(1J)/(1C)

Einheit für die elektrische Feldstärke

Lösung vom Aufgabenzettel der Gruppe 2:

2. C=Q/U                             C=E0*(U/d)

3. Tabelle wurde im Unterricht ergänzt.

4. Q/U=E0*(A/d)             |:(A/d)

(Q/U)*(A/d)=E0         |*A      |:Q

d/U=(E=*A)/Q=K => K=d/U

5. U/a=Q/(E0/A)=K=E=U/d => U~d

Stundenprotokoll 14.09.2010 – Abschätzung von Messunsicherheiten

Grundregeln für die Abschätzung von

Messunsicherheiten

In der letzen Physikstunde haben wir uns mit den „Grundregeln für die Abschätzung von Messunsicherheiten“ befasst und jetzt möchten wir euch, dass ganze ein wenig genauer erläutern.

Zuerst etwas zum Allgemeinen messen beim Experimentieren

Bevor ihr mit einem Experiment beginnt, solltet ihr euch zuerst über den Versuchsaufbau Gedanken machen, sprich stellt fest wo in eurem Experiment (System) mögliche Fehler oder Schwachpunkte liegen.
Danach solltet ihr euch Gedanken machen, in welchen Ausmaß ihr eure Messergebnisse festhalten wollt. Das soll heißen inwiefern ihr alles berücksichtigen wollt, zum Beispiel ob ihr bei eurem Experiment die Luftfeuchtigkeit, die Temperatur, das Material oder die Gravitation berücksichtigen wollt. Also macht euch Gedanken, inwieweit es sinnvoll wäre zu messen.

Zusammenfassung

1. Festlegung eines Versuchsaufbaus
2. Überlegung möglicher Fehler/Schwachpunkte in eurem Experiment/System
3. Berücksichtigung der Messfaktoren ( Luftfeuchtigkeit, Temperatur etc. )
4. Festlegung der Messgenauigkeit ( welche Genauigkeit genügt einem )

Jetzt zu den 4 Grundregeln für die Abschätzung von Messunsicherheiten

1. Man gibt die Messunsicherheiten eines Experiments, durch einen „bestmöglichen Wert“ und eine „absolute Messunsicherheit“ an. Hierbei wird die absolute Messunsicherheit mit zwei Ziffern/ Dezimalstellen versehen, worum gegen der bestmögliche Wert“ mit der gleichen Anzahl oder mehr Dezimalstellen angegeben wird.

In der ersten Regel wird einem erklärt, in welchen Verhältnis Messunsicherheiten angegeben werden. Hier wird deutlich, umso mehr Dezimalstellen angegeben werden, desto größer ist die Genauigkeit in einem Experiment.

2. Man kann die Messunsicherheiten von Messgrößen dadurch abschätzen, dass man sich das eigene Messverhalten klar macht.
Hiermit meint die zweite Regel die Unsicherheiten die die einzelnen Messmethoden/Messgeräten mit sich bringen. Zum Beispiel hat die Stoppuhr eine Messunsicherheit von plus minus 0,2 Sekunden und das Geodreieck hat eine Mussunsichherheit von plus minus 0,5 Sekunden.

3. In Produkten oder Quotienten werden „relative Messunsicherheiten“ der Bestandteile addiert und in Summen werden die „absoluten Messunsicherheiten addiert. Bevor man relative Messunsicherheiten bestimmt, werden die absoluten Messunsicherheiten bestimmt.
Stützend auf Regel zwei wurde Regel drei aufgestellt. Hier in Regel drei wird erklärt, dass alle relativen- und absoluten Messunsicherheiten addiert, sprich zusammengerechnet werden. Diese Zahlen/Werte ergeben sich, zum Beispiel aus den einzelnen Messungenauigkeiten der Messgeräte wie Stoppuhr, Geodreieck.

4. In Veröffentlichung angegebene Werte folgen der Konvention, dass die letzte angegebene Stelle durch Rundung entstanden ist.
Regel vier soll in etwa so viel heißen, dass man berücksichtigen soll, dass die letzte angegebene Stelle durch Rundung entstanden ist.

Kleiner Tipp

Wenn man auf die Angabe von Unsicherheiten verzichten will, eignet sich die Faustregel für Anfänger: Das Ergebnis soll nur so viele geltende Ziffern aufweisen, wie die „schlechteste“ der Eingangsgrößen.

faradayscher käfig

Kurze Beschreibung des faradayschen käfigs

Metalle sind gute elektrische Leiter, im Gegensatz zu Menschlichen Fleisch. Die vom Blitz getroffenen Elektronen beeinflussen sich gegenseitig , dies nennt man Influenz. Wichtig ist das die Karosserie geschlossen ist, oder ein Metallgestänge über den Kopf hinausragt. Der Blitz sucht den Weg des geringsten Widerstands.

Die Strecke von Luft und Reifen werden übersprungen.

Blitze rufen durch ihre schnelle Frequenz magnetische Felder und Wirbelstürme auf, auch diese hemmen den Stromfluss in der Innenseite des Metallbleches und fördern in auf der Oberfläche.

Dazu ein kleines Video! —-> Klick mich

Funktionsweise eines Elektrofilters

Elektrofilter werden überall dort eingesetzt, wo große Mengen feinster Feststoffpartikeln aus der Luft gefiltert werden müssen. Bei einem 550 MW-Kraftwerksblock sind stündlich ca. 10t Staub zuviel in der Luft. Ohne einen Elektrofilter kommt man dann nicht weit. Da ein Filter nur einen sehr geringen Widerstand aufweißt, ist es die effizienteste Lösung.

Funktionsweise:

Ein Elektrofilter ist ein Gerät, dass in eine Abgasströmung eingesetzt wird. Die Gasmoleküle können dann durch die offenen Gassen frei hindurchströmen, wobei die Schmutzpartikel, durch die vom Sprühdrat ausgesprühten Elektronen, aufgeladen werden. Diese geladenen Teilchen werden von einem elektrischem Feld aus dem Strom bis zur Niederschlagselektrode gezogen. Dort werden sie dann neutralisiert und fallen zu Boden.

Faraday-Käfig

Unter einem faradayschen Käfig bezeichnet man einen Raum, welcher von allen Seiten von leitfähigem Material umgeben ist und so als eine Art elektrische Abschirmung wirkt. Benannt wurde dieser nach dem britischen Physiker Michael Faraday (1791–1867).

Die Funktionsweise des Faraday-Käfigs ist auf die Influenz zurückzuführen. Wenn eine Spannung auf dem Käfig wirkt (z.B. ein Blitz) wandern die Elektronen des leitenden Materials in Richtung des äußeren Pluspols. Somit entsteht im Inneren der Abschirmung ein zweites elektrisches Feld. Da dieses neue Feld dem äußeren entgegengesetzt ist, gleichen sich die Beiden so aus, dass im Inneren des Käfigs eine Feldfreie Zone herrscht. 

Dies zur Folge bleiben Personen im Innenraum eines solchen Käfigs ungefährdet haben jedoch keinen Funkempfang (Radio, Mobilfunk).

http://de.sevenload.com/sendungen/Physik-Nachhilfe-2-0/folgen/yRaeek3-Elektrisches-Feld-2-Faraday-Kaefig

Der Laserdrucker – Funktionsweise

Jeder hat sich bestimmt schon einmal gefragt wie beim Laserdrucker die Farbe auf das Papier kommt. Die Lösung hierfür ist elektrische Ladung. Wir werden den Vorgang hier in ein paar Schritten erläutern:

Zuerst der Aufbau eines Laserdruckers:

Schritt 1:

Die metallische Bildtrommel wird durch den Koronadraht negativ aufgeladen. Um den Koronadraht herum herrscht eine solch große Feldstärke, dass negative Ladung aus dem Leiter austritt.

Schritt 2:

Die Laserstrahlen gelangen über einen drehbaren Spiegel auf die Bildtrommel. Dort wo sie auf die Bildtrommel treffen, wird diese wieder entladen. Diese belichteten Stellen sind nachher die, auf die Farbe aufgetragen wird. Zudem sind sie elektrisch neutral.

Schritt 3:

Die Bildtrommel dreht am Toner vorbei und nimmt hier nun die feinen, negativ geladenen Tonerpartikel auf. Diese haften an den belichteten Stellen der Bildtrommel. Die unbelichteten ngeativen Stellen der Bildtrommel stoßen den Toner ab.

Schritt 4:

Das Papier wurde vorher positiv aufgeladen. Aus diesem Grund bleiben nun die negativen Tonerpartikel am Papier haften.

Schritt 5:

Nun durchläuft das Papier nur noch die Fixiereinheit. Hier wird der Toner bei hohen Temperaturen verflüssigt und durch starken Druck dauerthaft mit dem Papier verbunden.

Schritt 6:

Zum Schluss eines jeden Durchgangs wird die Bildtrommel komplett belichtet und entladen, damit sie für den nächsten Druckvorgang bereit ist.

Bei Farblaserdruckern muss dieser gesamte Vorgang für jede Grundfarbe wiederholt werden.

Hier noch einmal ein Video, dass eine alternative Funktionsweise beschreibt:

Wie entsteht ein Gewitter?

Ich möchte euch mit diesem Post kurz erklären wie so ein Gewitter zu stande kommt.
In der Atmosphäre existiert permanent ein elektrisches Feld mit einer Potentialdifferenz von etwa 300000V zwischen der Erdoberfläche und der Elektrosphäre . Der Erdboden bildet dabei den negativen Pol.
Durch verschiedene Vorgänge in einer  Gewitterwolke findet eine Trennung von elektrischen Ladungen statt. Als Folge von Berührungen  zwischen Eis- und Wasserteilchen sowie durch induktive Prozesse sind kleine Eisteilchen positive geladen während große Niederschlagsteilchen negative geladen sind. Eine Trennung dieser Teile wird durch den vertikalen Luftströmen der Wolke verursacht. Die leichten Eispartikel finden sich im oberen Teil der Wolke, somit ist der obere Teil einer Gewitterwolke positiv geladen. Im unteren Teil der Wolke dagegenbefindet sich die negative Ladung. Wenn die Feldstärke einen kritischen Wert überschreitet beginnt sich aus der Wolke negative Ladung in Form des sogenannten Leitblitzes  auf die Erdoberfläche zuzubewegen. Bei der Annäherung des Leitblitzes an die Erde erhöht sich die Konzentration positiver Ladungen im Erdboden nahe der Oberfläche. Wenn schließlich die lokale Feldstärke einen kritischen Wert überschreitet, kommt vom Erdboden aus eine Fangentladung entgegen. Diese geht dabei meist von erhöhten Punkten wie Hausdächern oder Bäumen aus, da dort die maximalen Feldstärken erreicht werden. Wenn der Blitzkanal geschlossen ist, bewegt sich die Ladung entlang des durch den Leitblitz ionisierten Kanals. Durch den Stromfluß heizt sich der Kanal auf, dabei wird Luft ionisiert und somit die Leitfähigkeit erhöht, was wiederum den Strom verstärkt. Auf diese Weise bleibt der Stromfluß auf einen dünnen Kanal begrenzt in dessen Zentrum bis zu 30000 K erreicht werden können. Der Strom kann über 100 kA betragen.