Elektrizität und Magnetismus … 7
E1. Elektrostatik … 7
E1.1 Elektrische Ladung … 7
E1.2 Das elektrische Feld … 12
E1.2.1 Die elektrische Feldstärke … 12
E1.2.2 Das homogene elektrische Feld … 12
E1.2.3 Das elektrische Feld einer Punktladung … 15
E1.3 Der Einfluss von Materie … 17
E1.3.1 Leiter und Nichtleiter … 17
E1.3.2 Influenz … 18
E1.3.3 Polarisation; Dipole … 20
E1.3.4 Piezoelektrizität … 21
E1.4 Beschreibung spezieller Felder … 22
E1.4.1 Feld fest vorgegebener Ladungen … 22
E1.4.2 Feld bei Anwesenheit von Leitern … 22
E1.4.3 Technische Anwendungender Kräfte im elektri … 24
E1.5 Der Kondensator … 26
E1.5.1 Plattenkondensator … 26
E1.5.2 Der Kodensator als Energiespeicher … 26
E1.5.3 Bauformen von Kondensatoren … 27
E1.5.4 Schaltung von Kondensatoren … 28
E1.6 Die elektrische Elementarladung … 30
E1.6.1 Der Millikan-Versuch … 30
E1.6.2 Das Elektronenvolt eV … 30
E2. Der Gleichstromkreis … 31
E2.1 Der Kreislauf der elektrischen Ladung … 31
E2.1.1 Wirkungen des Stromes … 32
E2.1.2 Messung von Strom und Spannung … 32
E2.1.3 Darstellung von Stromkreisen … 33
E2.2 Der elektrische Widerstand … 34
E2.2.1 Die Kennlinie eines elektrischen Bauteils … 34
E2.2.2 Das ohmsche Gesetz … 35
E2.2.3 Der Potentialverlauf in Stromkreisen … 35
E2.2.4 Die Kirchhoffschen Gesetze … 36
E2.2.5 Schaltungen von Widerständen … 37
E2.3 Spannungsquellen … 39
E2.3.1 Eigenschaften von Spannungsquellen … 39
E2.3.2 Schaltungen von Spannngsquellen … 42
E2.4 Anwendung von Widerständen … 43
E2.4.1 Regelung einer Spannungsquelle … 43
E2.4.2 Messbereichserweiterung … 44
E2.4.3 Messung von Widerständen … 45
E2.5 Arbeit und Leistung des elektrischen Stroms … 46
E2.5.1 Berechnung von Arbeit und Leistung … 46
E2.5.2 Leistungsanpassung … 48
E3. Mechanismen der Stromleitung … 50
E3.1 Stromleitung in Metallen … 50
E3.1.1 Mechanismus der Stromeitung … 50
E3.1.2 Der spezifische Widerstand … 51
E3.1.3 Der Einfluss der Temperatur … 52
E3.1.4 Andere Einflüsse auf den Widerstand … 55
E3.1.5 Thermoelektrische Erscheinungen … 55
E3.2 Stromleitung in Halbleitern … 58
E3.2.1 Reine Halbleiter, Eigenleitung … 58
E3.2.2 Dotierte Halbleiter, Störstellenleitung … 60
E3.2.3 Der pn-Übergang … 61
E3.2.4 Bauelemente der Elektronik … 62
E3.3 Stromleitung in Elektrolyten … 67
E3.3.1 Die elektrolytische Leitfähigkeit … 67
E3.3.2 Anwendungen der Elektrolyse … 70
E3.3.3 Galvanische Elemente … 71
E3.3.4 Die elektrolytische Polarisaton … 72
E3.4 Stromleitung im Vakuum … 75
E3.4.1 Einbringung von Ladungsträgern … 75
E3.4.2 Elektronenröhre … 76
E3.4.3 Bildröhre … 77
E3.5 Stromleitung in Gasen … 79
E3.5.1 Ladungsträger in Gasen … 79
E3.5.2 Stromleitung bei vermindertem Druck … 80
E3.5.3 Gasentladung bei Normaldruck … 82
E4. Magnetismus … 84
E4.1 Grunderscheinungen … 84
E4.2 Magnetfeld und Kraftwirkungen … 88
E4.2.1 Das magnetische Feld des elektrischen Stroms … 88
E4.2.2 Das Gesetz von Biot-Savart … 89
E4.2.3 Durchflutungsgesetz … 92
E4.3 Die Lorentzkraft … 94
E4.3.1 Beschreibung der Kraft … 94
E4.3.2 Das Ladungs-Masseverhältnis … 95
E4.3.3 Der Halleffekt … 97
E4.4 Kraft auf stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld … 98
E4.4.1 Beschreibung der Kraft … 98
E4.4.2 Die stromdurchflossene Leiterschleife … 98
E4.4.3 Technische Anwendungen … 99
E4.4.4 Kraftwirkung von Strömen untereinander … 101
E4.5 Induktion … 103
E4.5.1 Das Induktionsgesetz … 103
E4.5.2 Wirbelströme … 107
E4.5.3 Generatoren … 107
E4.5.4 Induktivität … 109
E4.6 Magnetisches Verhalten der Stoffe … 113
E4.6.1 Paramagnetismus … 113
E4.6.2 Ferromagnetismus … 113
E4.6.3 Diamagnetismus … 118
E5. Der Wechselstromkreis … 120
E5.1 Grundlagen … 120
E5.1.1 Stromarten … 120
E5.1.2 Kennwerte … 120
E5.1.3 Wechselstromwiderstände … 122
E5.1.4 Arbeit und Leistung des Wechselstromes … 124
E5.2 Der Tranformator … 126
E5.2.1 Aufbau und Funktionsweise … 126
E5.2.2 Wichtige Anwendungsgebiete … 128
E5.3 Dreiphasenwechselstrom … 130
E5.3.1 Grundprinzip des magnetischen Drehfeldes … 130
E5.3.2 Schaltungen von Generatoren du Transformato … 131
E5.3.3 Verbraucherschaltungen … 132
E5.3.4 Drehstrommotoren … 132
E5.4 Elektrizitätsversorgung … 134
E5.4.1 Kraftwerke … 134
E5.4.2 Versorgung und Verteilung … 137
E6. Elektromagnetische Schwingungen und Wellen … 138
E6.1 Elektromagnetische Schwingungen … 139
E6.1.1 Elektromagnetischer Schwingkreis … 138
E6.1.2 Elektromagnetische Schwingungen … 140
E6.1.3 Kopplung und Abstimmung elektromagnetischer … 141
E6.2 Elektromagnetische Wellen … 142
E6.2.1 Stehende Wellen längs Drähten … 142
E6.2.2 Räumliche elektromagnetische Wellen … 144
E6.2.3 Entstehung elektromagnetischer Wellen … 145
E6.3 Das elektromagnetische Spektrum … 148
E6.3.1 Elektromagnetische Wellen … 148
E6.3.2 Bereiche des elektromagnetischen Spektrums … 151
E6.4 Nachrichtenübertragung … 152
E6.4.1 Umwandlung von Information in elektromagnet … 153
E6.4.2 Modulation … 154
E6.4.3 Übertragung … 154
E6.4.4 Demodulation … 156
E6.4.5 Rückwandlung in Information … 156
E6.4.6 Radar … 157
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