Grundwissen Magnetismus
Grundwissen Elektrizität
Grundwissen Elektromagnetismus
Anwendungen in der Technik
Anwendungen in der Technik II
100
Nenne einen ferromagnetischen Stoff
Nickel, Kobalt, Eisen
100
Welche Größe hat die Spannung die an unseren Steckdosen anliegt?
230 Volt Wechselstrom
100
Wie heißt das Gerät zur Veränderung der elektrischen Spannung?
Transformator
100
Welches physikalische Prinzip nutzt ein dynamisches Mikrofon zur Umwandlung von Schall in elektrische Signale?
Elektromagnetische Induktion: Die Schallwellen bewegen eine Membran mit Spule in einem Magnetfeld, was eine Spannung induziert.
100
Wie nennt man das Bauteil im Generator, das die mechanische Drehung aufnimmt und in dem die Spannung induziert wird?
Rotor (Läufer)
Der Rotor ist der drehbare Teil, der entweder das Magnetfeld oder die Spulen bewegt.
200
Was passiert mit einer Kompassnadel in einem Magnetfeld?
Sie zeigt Nord und Süd-Richtung an
200
Was beschreibt die Stromstärke?
Die Stromstärke gibt an, wie viele Elektronen sie pro Sekunden durch eine bestimmte Stelle in einem Leiter bewegen.
200
Was beschreibt die Linke-Hand-Regel (für den stromdurchflossenen Leiter)?
Die Richtung der magnetischen Feldlinien um den Leiter.
Der Daumen zeigt in Stromrichtung, die Finger krümmen sich in Richtung des Magnetfeldes.
200
Welches Bauteil eines Elektromotors sorgt dafür, dass die Stromrichtung in der Spule rechtzeitig umgepolt wird?
Der Kommutator wechselt die Stromrichtung alle halbe Drehung, damit die Lorentzkraft immer in die gleiche Drehrichtung wirkt.
200
Welche Art von Strom wird zwingend benötigt, damit ein Transformator dauerhaft funktioniert?
Wechselstrom (AC)
Nur Wechselstrom erzeugt ein sich ständig änderndes Magnetfeld, das für die Induktion nötig ist.
300
Was passiert mit den Feldlinien eines Stabmagneten, wenn man ihn in der Mitte zerbricht?
Es entstehen zwei neue, vollständige Magnete mit jeweils Nord- und Südpol.
Die Ausrichtung der Elementarmagnete bleibt erhalten, sodass an der Bruchstelle neue Pole entstehen.
300
Welche Spannungsart liegt an unseren Steckdosen an?
Wechselspannung
300
Was passiert mit der Stärke eines Elektromagneten, wenn man einen Eisenkern in die Spule einführt?
Das Magnetfeld wird deutlich verstärkt.
Der Eisenkern bündelt die Feldlinien aufgrund seiner hohen Permeabilität.
300
Warum wird beim Induktionsherd das Kochgeschirr heiß, die Herdplatte selbst (ohne Topf) jedoch nicht?
Das magnetische Wechselfeld induziert Ströme direkt im Metall des Topfes, die ihn durch Widerstand erhitzen.
300
Welcher Forscher entdeckte 1820 zufällig, dass ein elektrischer Strom eine Magnetnadel ablenkt?
Hans Christian Ørsted
Ørsted bewies als Erster den Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus durch ein Experiment mit einem Kompass.
400
In welche Richtung verlaufen die magnetischen Feldlinien außerhalb eines Magneten?
Vom Nord- zum Südpol
400
Wie lautet die Einheit der Spannung?
Volt
400
Wie muss sich ein Magnet relativ zu einer Spule bewegen, um die höchste Induktionsspannung zu erzeugen?
Möglichst schnell in die Spule hinein.
Die Induktionsspannung ist proportional zur Geschwindigkeit der Änderung des magnetischen Flusses.
400
Wie unterscheiden sich Generator und Elektromotor in ihrem grundlegenden Aufbau?
Sie sind prinzipiell gleich aufgebaut.
Beide bestehen aus Magneten und Spulen; der Unterschied liegt nur in der Energierichtung (Arbeit rein vs. Strom rein).
400
In einem idealen Transformator gilt: Wenn die Spannung hochtransformiert wird, was passiert mit der Stromstärke auf der Sekundärseite?
Die Stromstärke sinkt im gleichen Verhältnis.
Wegen der Energieerhaltung (P=U⋅I) muss bei steigender Spannung die Stromstärke abnehmen.
500
Warum verstärkt ein Eisenkern das Magnetfeld einer Spule um das Vielfache, während ein massiver Kupferkern das Feld sogar minimal schwächt? Erkläre deine Antwort mit einem passenden Modell.
Modell der Elementarmagnet: Diese richten sich aus, sobald sie von einem Magnetfeld umgeben sind. Geht nur bei ferromagnetischen Stoffen.
500
Ein langer, gerader Leiter wird von einem sehr starken Gleichstrom durchflossen. Eine Kompassnadel wird direkt überden Leiter gehalten. Beschreibe präzise, wie sich die Nadel ausrichtet und erkläre, wie man diese Richtung ohne Hilfsmittel vorhersagen kann.
Die Ausrichtung: Die Kompassnadel stellt sich senkrecht zum Leiter ein (sie zeigt also weder in Stromrichtung noch davon weg, sondern zur Seite).
Die Erklärung: Das Magnetfeld um einen geraden Leiter bildet konzentrische Kreise.
500
Welche Kraft wirkt auf eine bewegte Ladung in einem Magnetfeld und wird im Elektromotor genutzt?
Lorentzkraft
Die Lorentzkraft lenkt bewegte Ladungsträger senkrecht zur Bewegungs- und Magnetfeldrichtung ab.
500
Welche Energieumwandlung findet in einem Lautsprecher statt?
Elektrische Energie in kinetische Energie (Schall).
Stromsignale bewegen die Membran, was Luftschwingungen erzeugt.
500
Ein Transformator hat primär 1000 Windungen und sekundär 200 Windungen. Wenn primär 230 Volt anliegen, wie hoch ist die Sekundärspannung?
Das Verhältnis der Spannungen entspricht dem Verhältnis der Windungszahlen (230Volt / 5 = 46Volt).