Sexl Physik 7, Schulbuch

| 120 Weiterführende Fragestellungen ELEKTRISCHES FELD 1 Welche Ähnlichkeiten und welche Unterschiede beste- hen zwischen Gravitationsfeldern und elektrostatischen Feldern? 2 Welche Maßnahmen zum Blitzschutz von Personen und Gebäuden werden empfohlen, wie wirken sie? Welche elektrostatisch bedingten Gefahren treten bei Maschi- nen und im technischen Alltag (z. B. beim Betanken von Flugzeugen) auf? 3 Wie funktionieren Elektrofilter zur Staubabscheidung bei Kohlekraftwerken? 4 Wie funktionieren Kopiergeräte und Laserdrucker, wie werden dabei die Gesetze der Elektrostatik genutzt? 5 Protonen und Elektronen haben exakt entgegengesetzt gleiche Ladungen. Was würde es für die Stabilität der Mate- rie bedeuten, wenn die Ladungen nicht exakt gleich wären? 6 Wie nutzen manche Fische elektrische Felder zur Ortung von Beute, wie setzen Zitteraal und Zitterrochen sie auch als Waffe ein? 7 Die Erregungsleitung im Nervensystem erfolgt durch Span- nungsänderungen zwischen Innen- und Außenraum der Axonen. Informiere dich über die physikalischen Vorgän- ge. Was zeichnet die saltatorische Erregungsleitung aus? 8 Wie bestimmte a. M illikan die Größe der Elementarla- dung? In einem ähnlichen Experiment erhielt F elix e hRen - haFt in Wien Ergebnisse im Widerspruch zu Millikan, was eine heftige Kontroverse auslöste. Recherchiere dazu. 9 Recheriere über das Leben und die wissenschaftlichen und politischen Leistungen von b enJaMin F Ranklin ! Fasse deine Erkenntnisse in einem Referat zusammen. ELEKTRISCHER STROM UND MAGNETFELD 1 Neben GPS-Geräten ist der Magnetkompass weiterhin eine wichtige Navigationshilfe. Wie stellt sich die hori- zontal drehbare Magnetnadel ein? Informiere dich über den nördlichen Magnetpol der Erde. Ist in seiner Nähe eine Orientierung mittels Magnetkompass möglich? 2 Zur Diskussion über Elektrosmog: In den Kabeln einer Hoch- spannungsleitung fließen Ströme von 1000 A. Ist in einem 50 m entfernten Wohnhaus der empfohlene Grenzwert für das B -Feld von 0,2 mT überschritten? Wie wirkt sich aus, dass die Leitung eine aus drei Kabeln bestehende Drehstromleitung ist? Grenzwerte werden von der Interna- tional Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) empfohlen. Welche Empfehlungen gibt diese Kom- mission? Wie vergleichen sich technische Felder mit der Stärke des Erdmagnetfelds (ca. 50 µT in Mitteleuropa)? 3 Welche Aufgaben habenMassenspektrometer? Nachwel- chen Prinzipien sind sie aufgebaut? Beschleuniger-Mas- senspektrometer (z. B. Vienna Environmental Research Accelerator VERA) können kleinste Mengen seltener Iso- tope nachweisen. Recherchiere dazu eine Fallstudie. 4 Im Van Allen-Gürtel pendeln Protonen und Elektronen auf Schraubenbahnen zwischen den Polregionen. Das Erdmagnetfeld wirkt als „magnetische Flasche“. Wie kommt es zu dieser Pendelbewegung? 5 Das Prinzip, Teilchen magnetisch einzusperren, wird auch in Kernfusionsanlagen (z. B. ITER) zur Speicherung eines 100 Mio. Grad heißen Plasmas aus Deuterium und Tritium angewandt. Warum? 6 Bei einigen Lebewesen (Bakterien, Pflanzen, …) ist er- wiesen, dass ihr Verhalten durch Magnetfelder beein- flusst wird, und dass sie daher Magnetfelder wahrneh- men (Magnetorezeption). Suche Beispiele für Magneto- rezeption und recherchiere, wie in einem dich beson- ders interessierenden Fall die Magnetfeldwahrnehmung (vermutlich) funktioniert. Viele wissenschaftlichen Aus- sagen auf diesem noch kaum erforschten Gebiet beru- hen auf wenigen Beobachtungen einzelner Forscher. Versuche, die Güte der Aussagen einzuschätzen. 7 Induktion spielt im technischen Alltag eine wichtige Rol- le. Recherchiere, wie z. B. Induktionsschleifen zur Steue- rung von Parkhausschranken funktionieren. 8 Wie hilft „induktives Hören“ Menschen mit Gehörbehin- derung? 9 Informiere dich, wie elektronische Zündanlagen für Ben- zinmotoren funktionieren. 10 Wie zählen Fahrradcomputer (Tachometer) die Radum- drehungen? 11 Hallsensoren messen Magnetfelder. Informiere dich, wo solche Sensoren in Autos genutzt werden. 12 Elektrische Ströme kann man berührungslos mit „Strom- zangen“ (Zangenmultimeter) messen. Wie funktionieren solche Messgeräte, wenn sie für Gleich- und Wechsel- strom geeignet sind? GRUNDLAGEN DER ELEKTROTECHNIK 1 Die Bedeutung einer sicheren Versorgung mit elektri- scher Energie zeigt sich bei Stromausfall. Dokumentiere, welche Geräte im Haushalt betroffen wären und welche Folgen ihr Ausfall hätte. 2 Dokumentiere, welche öffentlichen Dienste durch einen längeren Stromausfall stark betroffen wären und welche Folgen ihr Ausfall hätte. 3 Der Erfinder Daniel Superschlau möchte für das Campie- ren in der Wildnis mit einem einfachen Generator Ener- gie für den Betrieb einer LED-Leuchte gewinnen. Er tes- tet folgende Anordnung: Ein 5 m langes Kabel wird von 2 Personen horizontal so gehalten, dass es 1 m durch- hängt. Es wird in eine gleichmäßige Drehung mit 5 Um- drehungen pro Sekunde versetzt. Zwischen den Kabel- enden wird die elektrische Spannung gemessen. Das Erdmagnetfeld hat Horizontal-/Vertikalkomponenten von 20 µT bzw. 44 µT. Welche Spannung ist zu erwarten? Schlage bessere Lösungen vor. Nur z Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv