Physik - Studium - Bachelor Physik - Praktika - Grundpraktikum - Elektrizitätslehre

Abteilung Elektrizitätslehre

Die Elektrizitätslehre, kurz auch E-Lehre genannt, beschäftigt sich mit allen Phänomenen, die ihre Ursache in ruhenden oder bewegten elektrischen Ladungen und den daraus resultierenden elektrischen und magnetischen Feldern haben. Wir gehen dabei in den Experimenten nicht nur den Ladungen und Feldern auf den Grund, sondern untersuchen auch einfache elektronische Bauteile und Schaltkreise.

Die Versuche befinden sich im Gebäude S2/07 in den Räumen 114-115. Damit Sie sich einen ersten Eindruck von den Experimenten machen können, sind sie hier im Einzelnen kurz vorgestellt.

E2 – Phasenverschiebung

Um elektrische Wechselstromschaltkreise besser zu verstehen, untersuchen wir in diesem Versuch Reihenschaltungen von ohmschen Widerständen, Spulen und Kondensatoren. Wir vermessen induktive und kapazitive („komplexe“) Widerstände und stellen die Phasenverschiebung von Spannungen und Strom auf einem Oszilloskops dar. Beim Experiment können Sie den Umgang mit elektrischen Schaltungen und die Anwendung von Strom- und Spannungsmessung, Oszilloskop und Frequengenerator einüben.

Zur Vorbereitung sollten Sie sich die Versuchsanleitung durchlesen und die angegebenen Punkte sorgfältig durcharbeiten. Für den Versuch wird außerdem Millimeterpapier benötigt.

E6 – Induktionsversuch

Ziel des Versuches ist es Ursache und Wirkung magnetischer Felder zu studieren. Es werden die unterschiedlichen Arten von Magnetismus (Dia-, Para- und Ferromagnetismus) sowie das Magnetfeld einer langen Spule und hier insbesondere das Durchflutungsgesetz behandelt.
Des weiteren sind Induktion, die Lenzsche Regel sowie die allgemeinen Eigenschaften von Magnetfeldern Inhalt des Versuchs.

In der Versuchsanleitung können weitere Punkte zur Vorbereitung gefunden werden. Außerdem benötigen Sie Millimeterpapier.

E7 – Elektrostatische Felder

Ziel des Versuches ist es, elektrische Felder verschiedener Ladungsverteilungen in einem zweidimensionalen Elektrodenmodell zu untersuchen. Physikalische Grundlagen hierzu sind der Satz von Gauß und Größen wie Potential und Spannung.

Auf der Seite www.schulphysik.de finden Sie Java-Applets zur Visualisierung des elektrischer Felder zwischen 2 bzw. N Ladungen. Außerdem findet sich eine Darstellung von Feldlinien und Potentzial einer beliebigen Verteilung von Punktladungen unter www.pk-applets.de

Weitere Informationen können der Versuchsanleitung entnommen werden. Sie benötigen für diesen Versuch einfach logarithmische Papier (1 Dekade) und Millimeterpapier.

E8 – Mikrowellen

In diesem Versuch werden quasioptische Phänomene mit Hilfe von Mikrowellen untersucht. Mikrowellen haben hier den Vorteil, dass die im Vergleich zu sichtbarem Licht sehr große Wellenlänge es erlaubt, viele optische Phänomene auf eine sehr „handgreifliche“ Art und Weise zu verstehen. Zusätzlich zur Untersuchung von Interferenz und Polarisation der Mikrowellen bietet der Versuch verschiedene Alternativen, bei denen Sie Bragg-Streuung, Fresnel-Linsen oder auch die Übertragung akkustischer Signale mit Mikrowellenstrahlung („Handy“) studieren können.

Zur Erzeugung von Mikrowellen: Die Funktionsweise eines Magnetrons wird hier sehr anschaulich erklärt.

Bitte arbeiten Sie vor der Versuchsdurchführung auf jeden Fall die Versuchsanleitung durch! Sie benötigen für den Versuch einfach logarithmisches Papier (2 Dekaden), doppellogarithmisches Papier (2 Dekaden), Millimeterpapier und Polarkoordinatenpapier.

E9 – Millikan-Versuch

Mit dem historischen Versuch von Robert Andrews Millikan wurde 1910 die Existenz und die Größe von Elementarladungen nachgewiesen. In diesem Versuch wandeln wir auf seinen Pfaden und messen die Ladung von Öltröpfchen, die sich in einem elektrischen Feld bewegen. Durch Bestimmen der Steig- bzw. Sinkgeschwindigkeit der Tröpfchen im Feld lässt sich dabei auf deren Ladung schließen. Durch die Kombination von Einzelmessungen vieler Praktikumsteilnehmer können wir so die Existenz von Elementarladungen bestätigen.

Zur Vorbereitung bitte die Versuchsanleitung durcharbeiten.

E10 – Elektronische Bauteile (Wahlversuch)

Ziel des Versuchs ist es die Funktionsweise und wichtige Kenngrößen von Halbleiterbauelementen, insbesondere des Transistors, kennen zu lernen. Des Weiteren kann im Versuch eine einfache Verstärkerschaltung aufgebaut werden. Außerdem befassen wir uns mit dem computergestützten Erfassen und Auswerten von Messdaten.

Weitere Informationen können der Versuchsanleitung entnommen werden. Bitte planen Sie für diesen Wahlversuch etwas mehr als die übliche Zeit ein.

E13 – Hall-Effekt und Ladungstransport in Halbleitern

Ziel des Versuches ist es mit Hilfe des Hall-Effektes Phänomene des Ladungstransports in einem Halbleiter nachzuvollziehen. Es soll ein grundlegendes Verständnis der elektrischen Leitfähigkeit, insbesondere in einem einfachen Bändermodell, vermittelt werden. Der Versuch lässt durch Messung der Hall- sowie der Probenspannung an einem dotierten Halbleiterkristall Rückschlüsse auf mikroskopische Eigenschaften zu, wie z.B. die Ladungsträgerart und -konzentration, sowie die Elektronen- und Löcherbeweglichkeit.

Weitere Informationen zum Versuch finden Sie in der Versuchsanleitung.

Für diesen Versuch brauchen Sie Millimeterpapier und einfach logarithmisches Papier (1,5 Dekaden).