Arbeitsblätter für Physik: Geladene Teilchen im homogenen Feld/ Lorentzkraft
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Die SuS wenden ihr Wissen über das Verhalten von geladenen Teilchen in elektrischen und magnetischen Feldern an, bringen es in neue Sachzusammenhänge und ermitteln mit verschiedenen Versuchsanordnungen die spezifische Ladung des Elektrons. Außerdem erfahren die Lernenden Möglichkeiten und Grenzen physikalischer Simulationsprogramme sowie realer Experimente.
Mithilfe der vorliegenden Unterrichtseinheit erweitern die Schülerinnen und Schüler ihr Wissen zur Atom- und Kernphysik. Dabei setzen sie sich intensiv mit verschiedenen Atommodellen auseinander.
Große Teilchenbeschleuniger wie der LHC am CERN faszinieren durch ihre gigantischen Ausmaße und die verheißungsvolle Forschung, die an ihnen betrieben wird. Auf der Suche nach neuen Elementarteilchen, aber auch für Materialforschung und Medizin werden schnelle Teilchen benötigt. Neben dem Zyklotron behandelt dieser Beitrag das Synchrotron sowie die Anwendung in Forschung und Technik.
Wenn sich innerhalb einer geschlossenen Leiterschleife ein Magnetfeld ändert, fließt ein Strom in der Schleife. Das Wort „ändert“ ist hier entscheidend – es macht das Phänomen so einzigartig wie seltsam und ist ein wesentlicher Grund dafür, warum es erst relativ spät (1831) gefunden wurde: Wer käme schon auf die Idee, dass z. B. nur im kurzen Moment des Ein- oder Ausschaltens etwas geschieht?
Eine Reise zu fundamentalen Erkenntnissen - Theorie und Experimente der Teilchenphysik
M1 Feld im Abstand von einem Teilchen; M2 Tippkarten zu M 1; M3 Das Potential des Radialfeldes; M4 Gemeinsame Felder zweier Ladungsträger M5 Tippkarten zu M 4; M6 Gemeinsame Felder mehrerer Ladungsträger; M7 Von zwei Dimensionen zu drei Dimensionen; M8 Tippkarten zu M 7; M9 Mehr als eine Ladung (1); M10 Mehr als eine Ladung (2);
Der elektrische Strom ist aus unserer modernen Welt nicht mehr wegzudenken. Jeden Tag nutzen wir ihn und sind auf ihn angewiesen. Doch was kommt da eigentlich aus der Steckdose? Warum funktioniert damit ein Föhn? Warum geht Gefahr von elektrischem Strom aus? In dieser Unterrichtseinheit wird eine Möglichkeit aufgezeigt, wie sich Schülerinnen und Schüler selbstständig grundlegende physikalische Begriffe erarbeiten können. Dabei wird differenziert und anschaulich mit Bewegungs- und Denkmodellen gearbeitet, um den elektrischen Strom begreifbar zu machen.
Die Blasenkammer als Detektor hat in der Teilchenphysik viele neue Erkenntnisse ermöglicht. Heute bieten die mit den Blasenkammern aufgenommenen Bilder ein hohes Potenzial für den Einsatz im Unterricht der Schule (s. z.B. [1]). Durch die visuelle Auswertung der Blasenkammerbilder können direkt Rückschlüsse auf die Eigenschaften der Teilchen gezogen werden, die die Spuren hinterlassen haben.
Das Experiment ist Bestandteil eines Experimentierzirkels zur Unterrichtseinheit „Eigenschaften ionisierender Strahlung“ und kann entweder als Schüler- oder Lehrerexperiment eingesetzt werden. Im Lehrerexperiment kann anstatt des Hufeisenmagneten auch ein Elektromagnet verwendet werden. So können höhere Magnetfeldstärken und demzufolge auch höhere Ablenkwinkel erzeugt werden.
Die SuS führen Versuche durch zur Nutzung der Lorentzkraft mithilfe der magnetohydrodynamischen Pumpe und untersuchen die Atmosphäre mithilfe von Smartphones. Hinweise zur Durchführung, Beobachtung und Erklärung unterstützen die Lehrkraft im Unterricht.