Prüfungsteil Felder. Rechenweg vollständig aufschreiben — im Abitur zählen die Schritte.
1Elektrisches Feld (12 Punkte)
E = U : d; C = Q : U; W = ½ · C · U²; F = Q · E
a)U = 900 V, d = 0,03 m. Feldstärke
b)C = 20 µF, U = 500 V. Ladung
c)Gespeicherte Energie in diesem Kondensator?
d)Q = 4 · 10⁻⁶ C im Feld E = 5000 V/m. Kraft =
2Magnetfeld und Lorentzkraft (12 Punkte)
F = Q · v · B; F = B · I · L
a)Q = 3 · 10⁻³ C, v = 4000 m/s, B = 0,5 T.
b)Ein Leiter (0,4 m) mit I = 5 A steht senkrecht in B = 0,3 T.
c)Was passiert, wenn sich die Ladung parallel zu den Feldlinien bewegt?
d)Beschreibe die Bahn eines Elektrons, das senkrecht in ein homogenes Magnetfeld eintritt.
3Induktion (14 Punkte)
Φ = B · A; U = -N · ΔΦ : Δt
a)B = 0,4 T, A = 0,05 m². Magnetischer Fluss =
b)Der Fluss fällt in 0,1 s von 0,02 Wb auf 0, die Spule hat 200 Windungen. Induzierte Spannung?
c)Formuliere die Lenzsche Regel und begründe sie mit der Energieerhaltung.
d)Warum wird bei einem ruhenden Magneten in der Spule keine Spannung induziert?
Prüfungsteil Felder. Rechenweg vollständig aufschreiben — im Abitur zählen die Schritte.
1Elektrisches Feld (12 Punkte)
E = U : d; C = Q : U; W = ½ · C · U²; F = Q · E
a)U = 900 V, d = 0,03 m. FeldstärkeE = 900 V : 0,03 m = 30 000 V/m
b)C = 20 µF, U = 500 V. LadungQ = 20 · 10⁻⁶ F · 500 V = 0,01 C
c)Gespeicherte Energie in diesem Kondensator?W = ½ · C · U²W = ½ · 20 · 10⁻⁶ · 250 000 = 2,5 J
d)Q = 4 · 10⁻⁶ C im Feld E = 5000 V/m. Kraft =F = 4 · 10⁻⁶ C · 5000 V/m = 0,02 N
2Magnetfeld und Lorentzkraft (12 Punkte)
F = Q · v · B; F = B · I · L
a)Q = 3 · 10⁻³ C, v = 4000 m/s, B = 0,5 T.F = 3 · 10⁻³ · 4000 · 0,5 = 6 N
b)Ein Leiter (0,4 m) mit I = 5 A steht senkrecht in B = 0,3 T.F = 0,3 T · 5 A · 0,4 m = 0,6 N
c)Was passiert, wenn sich die Ladung parallel zu den Feldlinien bewegt?Es wirkt keine Kraft — nur der zum Feld senkrechte Anteil der Geschwindigkeit zählt.
d)Beschreibe die Bahn eines Elektrons, das senkrecht in ein homogenes Magnetfeld eintritt.Eine Kreisbahn: die Lorentzkraft zeigt immer senkrecht zur Bewegung und wirkt als Zentripetalkraft.
3Induktion (14 Punkte)
Φ = B · A; U = -N · ΔΦ : Δt
a)B = 0,4 T, A = 0,05 m². Magnetischer Fluss =Φ = 0,4 T · 0,05 m² = 0,02 Wb
b)Der Fluss fällt in 0,1 s von 0,02 Wb auf 0, die Spule hat 200 Windungen. Induzierte Spannung?U = -N · ΔΦ : ΔtU = -200 · (-0,02 Wb) : 0,1 s = 40 V
c)Formuliere die Lenzsche Regel und begründe sie mit der Energieerhaltung.Der Induktionsstrom wirkt stets der Ursache seiner Entstehung entgegen.Andernfalls würde er die Bewegung verstärken und sich selbst aufschaukeln — das wäre ein Energiegewinn aus dem Nichts.
d)Warum wird bei einem ruhenden Magneten in der Spule keine Spannung induziert?Ohne Änderung des magnetischen Flusses gibt es keine Induktion; nur die Änderung zählt.