Grundlagen der Elektrodynamik/Abschlusstest

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Abschlusstest

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1.LE Die Maxwellschen Gleichungen im Vakuum


1. Mit welcher Geschwindigkeit bewegt sich Licht im Vakuum?

295.992.468 km/s
1.272.623 km/ min
1,798754748 × 10¹⁰ m/min
568.907.345.345.445 mm/ min
keine der Antworten stimmt
→ Die experimentelle Wert der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beträgt c = 299.792.458 m/s. Das entspricht 1,798754748 × 10¹⁰ m/min.

2. Mit welcher Geschwindigkeit (in mm/s) bewegen sich Elektronen im Mittel durch einen Leiter mit einem Querschnitt von 1,5 mm², wenn ein Gleichstrom von 2,3 A fließt und etwa 13.544 Elektronen pro cm³ zum Stromfluss beitragen? (3 Nachkommastellen genau, "." als Komma)

Antwort:
→ Für die Geschwindigkeit gilt: Datei:EDyn Aufgabe.jpg. Mit v = 2,3 A * (1/(1,5 mm² * 13544 C/cm³)) ergibt sich für v = 0,113 mm/s

2. LE Das Gesetz vom reziproken quadratischen Abstand oder die Masse des Photons


3. Bewerten Sie folgende Aussagen. Markieren Sie die Aussage(n), die Ihrer Meinung nach nicht stimmen.

Die Masse des Elektrons beträgt 9,1 × 10⁻³¹ kg.
Cavendish versuchte in seinen Experimenten, den von Williams, Faller und Hill ermittelten Wert für ε zu beweisen.
Der Erdradius R beträgt 6.370 km.
Die Photonenmasse ist kleiner als 4 × 10⁻⁵¹ kg.
Das Gesetz vom reziproken quadratischen Abstand gilt über Entfernungsbereiche in der Größenordnung von 0,00001 bis 10.000 km mit extrem hoher Genauigkeit.
→ Nur Aussage 2 stimmt nicht. Cavendish führte seine Experimente 1772 durch. Dabei suchte er vergeblich nach einer Ladung auf der inneren Kugelschale, nachdem sie in elektrischen Kontakt mit der äußeren, geladenen Kugelschale gebracht und diese dann wieder entfernt worden war. Williams, Faller und Hill dagegen suchten in ihren Experimenten im Jahr 1971 nach einer Spannungsdifferenz zwischen zwei konzentrischen Metallschalen.

4. Ergänzen Sie bitte folgenden Text:

Die Erde und die Ionosphäre bilden einen Hohlraumresonator, in dem Schwingungstypen sehr Frequenz existieren. Diese heißen . Die niedrigste Schumann-Resonanz liegt bei v₀ = Hz.

3. LE Lineare Superposition


5. Ergänzen Sie bitte folgenden Text aus der Lerneinheit:

Ein Mehr-Elektronen-Atom wird mit großer Genauigkeit durch die normale Quantentheorie mit Wechselwirkungen zwischen dem und den Elektronen einerseits und den untereinander andererseits beschrieben und diese Wechselwirkungen werden durch von Zwei-Teilchen-Potentialen erzeugt.

6. Was stellt diese Abbildung dar?
EDyn Animation 4.gif

Die Vakuumpolarisation müonischer Atome
Die Wirkung der Coulomb-Energien auf superschwere Kerne
Die Versuchsanordnung, mit der Born und Infeld ihre Theorie experimentell untersuchten
Die Streuung von Licht an Licht
nichts davon
→ Die Abbildung zeigt die Photon-Photon-Streuung oder Streuung von Licht an Licht. Somit stimmt Antwort d.

4. LE Die Maxwellschen Gleichungen in makroskopischer Materie


7. Ergänzen Sie bitte folgenden Text:

Diamagnetische Substanzen bestehen aus bzw. Molekülen mit einem Gesamtdrehimpuls von .

8. Bewerten Sie folgende Aussage:
Wasser hat im sichtbaren Bereich die Dielektrizitätskonstante EDyn Epsilon Epsilon.jpg von 1.77-1,80. Diese ist zwischen 0°C und 100°C im wesentlichen unabhängig von der Temperatur.

Wahr.
Falsch.
→ Die Aussage ist wahr. Siehe Text 4. LE.

5. LE Grenzbedingungen an der Trennfläche verschiedener Medien


9. Bewerten Sie, ob folgende Aussage wahr ist:
Das Gaußsche Gesetz ist äquivalent mit der ersten maxwellschen Gleichung und somit fundamental für die klassische Elektrodynamik.

Wahr.
Falsch.
→ Die Aussage ist wahr.

10. Beschreiben Sie folgende Abbildung:
EDyn Animation1-a.gif

Die Abbildung zeigt die schematische Darstellung einer mit idealisierten Flächenladungen und Flächenströmen der Dichte σ bzw. K belegten verschiedener Medien. Das Volumen V wird von einem flachen begrenzt, dessen Deckflächen in jeweils einem der beiden Medien liegen.
Die Normale n zeigt vom ins Medium 2. Die rechteckige Kurve C liegt teilweise in dem einen, teilweise in dem anderen Medium. Die von C aufgespannte Fläche ist zur Trennfläche gerichtet, so dass ihre Normale t der Trennfläche ist.

6. LE Anmerkungen zu Idealisierungen der Theorie des Elektromagnetismus


11. Ergänzen Sie bitte folgende Aussage von J.C. Maxwell:

Da die Elektrizitätsmenge auf einem gegebenen Stück Draht bei festgehaltenem und immer kleiner werdenden Drahtdurchmesser vernachlässigbar wird, wird die Elektrizitätsverteilung auf Körpern großer räumlicher Ausdehnung nur unwesentlich beeinflusst, wenn man in deren Feld einen sehr Metalldraht bringt, wie z.B. bei der Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen diesen Körpern und der Erde - seien es elektrische Maschinen oder { Elektrometer}.

12. Was versteht man unter der Erdung eines Leiter?

Die Herstellung einer leitfähigen Verbindung mit einer leitfähigen Umgebung.
Das Herstellen eines Potentialausgleich.
Das Verbinden eines Leiters über einen dünnen, leitenden Draht mit einem entfernten Ladungsreservoir, das als Nullpotential dient.
nichts davon
→ Ziel der Erdung ist das Verbinden eines Leiters mit einem entfernten Ladungsreservoir, um einen Potentialausgleich herzustellen. Somit ist nur Antwort d falsch.

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Erstellt von Sergej Lassahn und Alexander Hertel

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