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E-Book

Grundlegende Experimentiertechnik im Physikunterricht

AutorJan-Peter Meyn
VerlagDe Gruyter Oldenbourg
Erscheinungsjahr2013
Seitenanzahl167 Seiten
ISBN9783486721249
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis29,80 EUR
geräte für Schülerexperimente und Demonstrationen im Physikunterricht werden in physikalischer Sicht ausführlich besprochen, um von rezeptartigen Anleitungen unabhängig zu werden. Technische Optimierung und die Einbeziehung moderner Komponenten werden an Beispielen aufgezeigt.
In der 2. Auflage wurden neben speziellen Themen wie der Messung der Lichtgeschwindigkeit auch Lösungen für Alltagsprobleme ergänzt.

Jan-Peter Meyn, Friedrich-Alexander Universität Erlangen.

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Inhaltsverzeichnis
Vorworte5
1 Elektrizitätsquellen15
1.1 Innenwiderstand15
1.2 Kurzschlussbetrieb16
1.3 Universalnetzgerät16
1.4 Glühlampe als Schutzwiderstand18
1.5 Elektronisch stabilisiertes Netzgerät18
1.6 Funktionsgenerator19
1.7 Akkumulator19
1.8 Kondensatoren20
1.8.1 Folienkondensator20
1.8.2 Elektrolytkondensator21
1.8.3 Ultrakondensator21
1.9 Netzgeräte für hohe Spannungen21
1.10 Netzunabhängige Hochspannung22
1.10.1 Reibungselektrizität mit Freihandgeräten22
1.10.2 Historische Elektrisiermaschine22
1.10.3 Van-de-Graaf-Generator22
1.10.4 Influenzmaschine23
1.10.5 Sauberkeit bei elektrostatischen Experimenten23
1.11 Kabel23
1.12 Schalter25
1.13 Sicherheit im Umgang mit Elektrizität26
1.13.1 Elektroinstallation26
1.13.2 Berührungssicherheit26
1.13.3 Reparaturen an Geräten für Netzspannung27
1.13.4 Kondensatoren28
1.13.5 Transformatorversuche28
2 Elektrische Messtechnik29
2.1 Einfache Messgeräte29
2.1.1 Digitalvoltmeter(DVM)29
2.1.2 Zeigerinstrumente29
2.1.3 Stromzange30
2.1.4 Widerstandsmessung30
2.2 Oszilloskop31
2.3 Elektronische Messwerterfassung32
2.4 Rauschunterdrückung32
2.5 Verstärker33
2.5.1 Spannungsverstärker34
2.5.2 Elektrometer-Verstärker34
2.5.3 Stromverstärker34
2.5.4 Leistungsverstärker35
2.5.5 Operationsverstärker35
2.6 Glimmlampe38
3 Magnete39
3.1 Permanentmagnet39
3.2 Aufbewahrung39
3.3 Kompassnadeln39
3.4 Permanent magnetisierbarer Stahl41
3.5 Reparatur von Permanentmagneten41
3.6 Eisenfeilspäne42
3.7 Entmagnetisierung42
3.8 Eisenkerne42
4 Akustik43
4.1 Monochord43
4.2 Chladni’sche Figuren43
4.3 Orgelpfeifen43
4.4 Mikrophon44
4.5 Aufnahmegeräte44
5 Optik45
5.1 Fassungen und Aufbaumaterial45
5.2 Linsen45
5.2.1 Bikonvex-Linse47
5.2.2 Plankonvex-Linse47
5.2.3 Achromat47
5.2.4 Objektiv47
5.2.5 Okular48
5.2.6 Linse mit variabler Brennweite49
5.2.7 Auswahlkriterien für Linsen49
5.3 Spiegel49
5.3.1 Rückseitenspiegel49
5.3.2 Oberflächenspiegel49
5.3.3 Spiegel mit dielektrischer Beschichtung50
5.3.4 Spiegelfassung50
5.4 Lampen51
5.4.1 Photometrische Größen51
5.4.2 Halogenlampen51
5.4.3 Gasentladungslampen52
5.4.4 Spektrallampen55
5.4.5 LED56
5.4.6 Laser57
5.4.7 Sicherheitsaspekte57
5.5 Filter58
5.5.1 Farbgläser58
5.5.2 Farbfolien59
5.5.3 Dichroitische Filter60
5.5.4 Interferenzfilter61
5.6 Mattglas62
5.7 Polarisationsoptik63
5.7.1 Polarisationsfolie63
5.7.2 Polarisierende Strahlteiler63
5.7.3 Verzögerungsplatten63
5.7.4 Photographische Polarisationsfilter63
5.7.5 Optisch aktive Materialien64
5.7.6 Brillengläser64
5.8 Prismen64
5.9 Beugungsgitter66
5.10 Flüssigkeiten mit höherer Brechzahl66
5.11 Trübungsmittel67
5.12 Reinigung von Optiken67
5.13 Astronomisches Teleskop68
6 Handwerk73
6.1 Schrauben73
6.2 Bohren73
6.3 Werkzeugpflege74
6.4 Styropor74
6.5 Holzbearbeitung75
6.6 Glasröhren biegen77
6.7 Löten78
6.8 Chemikalien und Hilfsmittel80
6.9 Photographie82
6.9.1 Beleuchtung82
6.9.2 Perspektive83
6.9.3 Kameraeinstellungen83
6.9.4 Datenkompression85
6.9.5 Videoaufnahmen85
7 Mechanik und Hydrodynamik87
7.1 Messgeräte87
7.1.1 Maßstäbe87
7.1.2 Uhren87
7.1.3 Waagen und Kraftmesser88
7.1.4 Stroboskop88
7.1.5 Bewegungsanalyse durch Video88
7.2 Aufbaumaterial89
7.2.1 Stativmaterial89
7.2.2 Labortisch mit Gewinderaster89
7.2.3 Kugelbahn90
7.2.4 Höhen- und Winkelverstellung90
7.2.5 Fäden und Drähte91
7.3 Vakuum92
7.3.1 Membranpumpe92
7.3.2 Wasserstrahlpumpe93
7.3.3 Drehschieberpumpe93
7.3.4 Scrollpumpe93
7.4 Strömungen94
7.4.1 Wasser markieren94
7.4.2 Wasserbehälter entleeren94
7.4.3 Konstanter Wasserdruck94
7.5 Windkanal94
8 Wärme97
8.1 Thermometer97
8.1.1 Thermoelement97
8.1.2 Pt10098
8.1.3 Halbleiter98
8.2 Wärmequellen99
8.2.1 Gasbrenner99
8.2.2 Elektrische Heizungen99
8.2.3 Spiritusbrenner99
8.2.4 Brennstoffe99
8.3 Behälter100
8.3.1 Feuerfestes Glas100
8.3.2 Isoliergefäße100
8.3.3 Styroporkisten100
8.4 Kältemittel100
8.4.1 Eis100
8.4.2 Kältemischung100
8.4.3 Trockeneis101
8.4.4 Flüssiger Stickstoff101
8.5 Wärmekraftmaschinen101
8.5.1 Stirlingmotor101
8.5.2 Dampfmaschine102
8.5.3 Dampfturbine103
8.5.4 Peltier-Element103
9 Experimente105
9.1 Elektrizität105
9.1.1 Schülerexperiment Kirchhoff-Gesetze105
9.1.2 Anlaufstrom einer Halogenlampe106
9.1.3 Elektromagnet108
9.1.4 Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters109
9.1.5 Thomson’scher Ringversuch111
9.1.6 Induktion im Erdmagnetfeld112
9.1.7 Schwingkreis112
9.1.8 Hochspannungsfernleitung – berührungssicher112
9.1.9 Elektroschweißen114
9.1.10 Elementarladung nach Millikan114
9.1.11 Franck-Hertz-Versuch114
9.2 Optik115
9.2.1 Didaktische Vorbemerkung115
9.2.2 Optisches Justieren115
9.2.3 Schattengrenze116
9.2.4 Halbschatten116
9.2.5 Diaprojektor117
9.2.6 Tageslichtprojektor120
9.2.7 Additive Farbmischung mit Lampen120
9.2.8 Additive Farbmischung mit Farbkreisel121
9.2.9 Fresnel-Beugung an Kanten122
9.2.10 Fresnel-Beugung im Sonnenlicht123
9.2.11 Doppelspalt-Versuch nach Young123
9.2.12 Beugung ohne Kohärenzspalt124
9.2.13 Fraunhofer-Beugung125
9.2.14 Beugung mit eingebundenem Beobachter125
9.2.15 Optimale Blende der Camera obscura126
9.2.16 Michelson-Interferometer126
9.2.17 Beobachtungen mit dem Prisma127
9.2.18 Projektion des thermischen Spektrums130
9.2.19 Sonnenspektrum nach Newton131
9.2.20 Emissionsspektren131
9.2.21 Beobachtung der Na-D-Linien-Dubletts133
9.2.22 Resonanzfluoreszenz134
9.2.23 UV-Spektrum des Quecksilbers135
9.2.24 Fraunhofer’sche Linien im Sonnenspektrum137
9.2.25 Ausleuchtung des Spektroskops140
9.2.26 Lichtgeschwindigkeit140
9.2.27 Hallwachs-Effekt142
9.2.28 Bestimmung des Planck’schen Wirkungsquantums143
9.3 Astronomische Beobachtungen148
9.3.1 Beobachtungsbedingungen148
9.3.2 Beobachtung mit dem bloßen Auge148
9.3.3 Beobachtungen mit dem Teleskop149
9.4 Wärme150
9.4.1 Konvektion150
9.4.2 Innentemperatur eines Hausmodells150
9.4.3 Wärmetransport durch Licht151
Literaturverzeichnis153
Index163

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