Elektrizitätslehre

Grundkurs Klasse 11

Elektrisches Feld, Magnetisches Feld, Elektromagnetische Induktion, Leitungsvorgänge

Die Schüler erweitern und vertiefen ihre Kenntnisse zur Elektrizitätslehre. Dabei werden Vorkenntnisse aus der Mechanik genutzt und Vorleistungen für die Behandlung der Optik und Atomphysik bereitgestellt. Die Schüler lernen Gemeinsamkeiten und Unterschiede elektrischer und magnetischer Felder, auch im Vergleich mit den Gravitationsfeldern, kennen.
Eine Vertiefung erfolgt durch die Einführung feldbeschreibender Größen des elektrischen und magnetischen Feldes sowie durch die quantitative Behandlung des Induktionsgesetzes, der Selbstinduktion und der Wechselstromwiderstände. Den Schülern wird bewusst, dass elektrische und magnetische Felder Träger von Energie sind. Gemeinsamkeiten, Analogien und Unterschiede dieser Felder werden deutlich gekennzeichnet; dabei wird dem Feldlinienbild als Modell der Felder besondere Aufmerksamkeit geschenkt.
Bei der Untersuchung der elektromagnetischen Induktion wird den Schülern die enge Verknüpfung von elektrischen und magnetischen Feldern bewusst gemacht. Zur mathematischen Formulierung des Induktionsgesetzes werden Elemente der Differentialrechnung genutzt.
Ausgehend von ihren Erkenntnissen aus dem Mechanikkurs lernen die Schüler an weiteren Beispielen den Zusammenhang von Beobachtung, Experiment, Hypothese und Theorie kennen. Die Behandlung der technischen Anwendung der elektromagnetischen Induktion und der Hertz’schen Wellen lässt die Schüler erkennen, zu welchen tiefgreifenden Veränderungen diese im Leben der Menschen geführt haben.
Die Schüler werden weiter angeregt und befähigt, technische Prozesse mit ihren physikalischen Kenntnissen zu analysieren sowie ausgehend von ihren Kenntnissen technische Lösungen vorzuschlagen. Sie lernen die elektrische Energie als hochwertige Energieform schätzen und ziehen daraus Schlussfolgerungen für eine angemessene persönliche Nutzung.

Elektrisches Feld

Magnetisches Feld

 

Inhalt	Hinweis	Links
Magnetismus bei Dauermagneten und stromdurchflossenen Spulen Nachweis des magnetischen Feldes
Feldlinienbilder	Feldlinienbilder als Modelle Zeichnen und Interpretieren von Feldlinienbildern
Z: Magnetfeld der Erde
Kraft auf stromdurchflossene Leiter im Magnetfeld	Richtung und Betrag der Kraft
Magnetische Flussdichte	Drehspulenmessinstrument
Lorentzkraft	Richtung und Betrag der Kraft
Ablenkung bewegter Elektronen im homogenen magnetischen Feld Bewegung geladener Teilchen auf einer Kreisbahn
Spezifische Ladung des Elektrons	Projekt Bestimmung von Naturkonstanten

Elektromagnetische Induktion

 

Inhalt	Hinweis	Links
Induktion einer Spannung im zeitlich konstanten Magnetfeld	Herleiten der Gleichung
Induktion einer Spannung im zeitlich veränderlichen Magnetfeld
Z: Magnetischer Fluss
Induktionsgesetz Z:
Lenz’sches Gesetz	Ableiten aus dem Energieerhaltungssatz
Wirbelströme
Selbstinduktion
Würdigung M. Faradays
Anwendung der Induktion in Generator und Transformator Bedeutung der Induktion für die Energiewirtschaft	Bedeutung des Transformators bei der Übertragung von Elektroenergie

Leitungsvorgänge

 

Inhalt	Hinweis	Links
Leitungsvorgänge in Metallen	Temperaturabhängigkeit des Widerstandes
Leitungsvorgänge in Halbleitern
Aufbau und Wirkungsweise eines Transistors	SE Eigenschaften elektronischer Bauelemente
Einfluss der Elektronik auf das Leben der Menschen	Anwendungen des Transistors