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Grundlagen der Physik II

Diese Sammlung erforscht Themen wie elektrostatische, Magnetismus, Optik, Schwingungen und elektrische Schaltungen; die zugrundeliegenden Prinzipien hinter physischen Phänomenen zu erläutern, die unsere Welt verändert haben.

  • Physics II

    10:22
    Elektrische Felder

    Quelle: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics & Astronomie, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN

    Ein elektrisches Feld entsteht durch ein geladenes Objekt (bezeichnet als Quelle kostenlos) in den Raum um ihn herum und steht für die Fähigkeit, elektrische Kraft auf ein anderes geladenes Objekt (bezeichnet als der Test kostenlos) ausüben. Vertreten durch einen Vektor zu einem bestimmten Zeitpunkt in den Raum,t das elektrische Feld die elektrische Kraft pro Einheit Test kostenlos an diesem Punkt (die Kraft auf eine willkürliche Ladung wäre die Ladung jederzeit das elektrische Feld) platziert. Das elektrische Feld ist grundlegend für Strom und Auswirkungen der Gebühren, und es ist auch eng mit anderen wichtigen Größen wie elektrische Spannung. Dieses Experiment wird elektrifiziert Pulver in ein Öl verwenden, die Line-up mit elektrischen Feldern produziert von geladenen Elektroden, die elektrischen Feldlinien zu visualisieren. Dieses Experiment wird auch zeigen, wie ein elektrisches Feld induzieren Gebühren und Gebühren wie auf das elektrische Feld zu reagieren, durch Beobachtung der Wirkung eines geladenen Stabes auf einem nahe gelegenen Cola-Dose.

  • Physics II

    06:50
    Elektrisches Potential

    Quelle: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics & Astronomie, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN

    Elektrisches Potential, auch bekannt als "Spannung", misst die elektrische potentielle Energie pro Einheit berechnet. Elektrische Feld ist eine skalare Größe und ist für viele elektrische Effekte von grundlegender Bedeutung. Wie potentielle Energie ist was physikalisch sinnvolle der Unterschied des elektrischentenzials. Beispielsweise bezieht sich die räumliche Variation in das elektrische Potenzial auf das elektrische Feld, die Anlass für die elektrische Kraft auf eine Gebühr. Der Unterschied des elektrischen Potenzials zwischen zwei Punkten in einem Widerstand treibt den elektrischen Stromfluss. Dieses Experiment wird ein Voltmeter und einer Leuchtstoffröhre verwenden, um das elektrische Potential (genauer gesagt, die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten im Raum) erzeugt durch eine geladene Kugel zu demonstrieren. Das Experiment zeigt das Konzept der Potentialausgleich Oberflächen, die senkrecht auf die elektrischen Felder sind.

  • Physics II

    10:03
    Magnetische Felder

    Quelle: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics & Astronomie, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN

    Magnetische Felder können durch Umzug Kosten, wie etwa ein elektrischer Strom erzeugt werden. Das Magnetfeld erzeugt durch einen Strom kann aus der Maxwell-Gleichung berechnet werden. Darüber hinaus erzeugen magnetische Objekte wie z. B. bar Magnete auch Magnetfelder aufgrund mikroskopischen Dynamik der Gebühren Inneren des Materials. Magnetische Felder werden magnetische Kraft auf andere bewegliche Ladungen oder magnetische Objekte mit der Kraft, die proportional zum Magnetfeld ausüben. Magnetische Felder sind grundlegend für Elektromagnetismus und unterliegen viele praktische Anwendungen von Kompasse bis hin zu Magnet-Resonanz-Tomographie. Dieses Experiment zeigen Magnetfelder, die durch eine dauerhafte Magneten sowie einen elektrischen Strom mit Hilfe von kleinen Kompassnadel Magneten, die mit Magnetfeldern ausrichten. Dieses Experiment wird auch durch die Magnetfelder von einem Strom auf einem anderen stromführenden Draht ausgeübte Kraft demonstrieren.

  • Physics II

    09:11
    Elektrische Ladung in einem Magnetfeld

    Quelle: Andrew Duffy, PhD, Department of Physics, Boston University, Boston, MA

    Dieses Experiment dupliziert J.J. Thomsons berühmte Experiment am Ende des19. Jahrhunderts, in der er die Ladungs-Masse-Verhältnis des Elektrons gemessen . In Kombination mit Millikans Öltropfen Experiment ein paar Jahre später, die einen Wert für die Ladung des Elektrons erzeugt, aktiviert die Experimente Wissenschaftler zu finden zum ersten die Masse und die Ladung des Elektrons, die Schlüsselparameter für die Elektronen sind. Thomson war nicht in der Lage, die Ladung des Elektrons oder das Elektron Masse separat zu messen, aber er war in der Lage, ihr Verhältnis zu finden. Das gleiche gilt für diese Demonstration; Hier gibt es zwar der Vorteil, dass die Werte für die Größe der Ladung des Elektrons nachschlagen(e) und die Masse des Elektrons (m-e), die nun beide genau bekannt sind.

  • Physics II

    12:41
    Ohmsche Gesetz

    Quelle: Andrew Duffy, PhD, Department of Physics, Boston University, Boston, MA

    Dieses Experiment untersucht ohmsche Gesetz, das aktuellen betrifft, Spannung und Widerstand.

    Ein Ziel des Experiments ist es, mit Schaltplänen vertraut und die Terminologie beteiligt Grundschaltungen, wie Widerstand, Widerstand, Strom, Spannung und Strom versorgt. Bis zum Ende des Experiments gewinnt man Vertrautheit mit dem Draht eine Schaltung und ie Sie beide den Strom, der durch eine Schaltung-Komponente und die mögliche Differenz oder Spannung, über ihn zu messen. In einer Schaltung sorgt für eine Batterie oder Versorgung eine Spannung in Volt (V) gemessen, die den Fluss kostenlos macht. Andere Elemente in der Schaltung, wie Glühbirnen oder Widerstände (die oft nur lange, schmale Drähte in Spulen gewickelt) begrenzen die Rate, an der die Ladung fließt. Die Rate von Strömung der Ladung ist bekannt als aktuelle gemessen in Ampere (A), oder Amps für kurz- und den Grad auf die Widerstände und Glühbirne Filamente Begrenzung ist bekannt als ihren Widerstand in Ohm (Ω) gemessen. Dieses Experiment beinhaltet eine Untersuchung der ohmsche Gesetz, die Spannung, Strom, bezieht und Widerstand. Dieses Experiment untersucht auch den Unterschied zwischen einer einfachen Schaltung Komponente mit dem Namen einen Widerstand und eine Glühbirne und einer Leuchtdiode (LED). Glühbirnen und LEDs gehören viele gängige Geräte und sind f

  • Physics II

    11:33
    Reihe und parallele Widerstände

    Quelle: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics & Astronomie, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN

    Dieses Experiment zeigt, wie aktuell in Widerstände in Reihe oder Parallel geschaltet verteilt wird und somit beschreibt, wie der "effektiven" Gesamtwiderstand zu berechnen. Mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes, es möglich, zwischen der Spannung und der Strom durch einen Widerstand zu konvertieren, wenn der Widerstand kannt ist. Für zwei Widerstände in Serie (was bedeutet, dass sie eins nach dem anderen verdrahtet sind) verbunden, wird der gleiche Strom durch sie fließen. Die Spannungen werden bis zu fügen Sie eine "totale Spannung", und so die Gesamtzahl "wirksamen Widerstand" ist die Summe der beiden Widerstände. Dies wird manchmal einen "Spannungsteiler" genannt, weil die Gesamtspannung zwischen die zwei Widerstände im Verhältnis zu ihrer individuellen Widerstände aufgeteilt ist. Für zwei Widerstände parallel geschaltet, (was bedeutet, dass sie beide zwischen den zwei gemeinsamen Klemmen verdrahtet sind) gliedert sich der Strom zwischen den beiden während sie teilen sich die gleiche Spannung. In diesem Fall wird der Kehrwert der effektive Gesamtwiderstand gleich die Summe der reziproken der zwei Widerstände. Serie und parallele Widerstände sind ein wesentlicher Bestandteil für die meisten Schaltungen und beeinflussen, wie Strom in den meisten Anwendungen verwendet wird.

  • Physics II

    08:55
    Kapazität

    Quelle: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics & Astronomie, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN

    Dieses Experiment wird kommerzielle Kondensatoren und einem parallelen Platten Kondensator verwenden, um das Konzept der Kapazität zu demonstrieren. Ein Kondensator speichert gegenüber Gebühren auf zwei Leitern, zum Beispiel zwei gegenüberliegenden Metallplatten, führt zu einer Potenzialdifferenznnungsabfall) zwischen den zwei Leitern. Die Höhe der Gebühr auf jeder Dirigent ist proportional zu dieser Spannungsabfall, mit der Kapazität als der Proportionalitätsfaktor. Wenn die Spannung mit der Zeit verändert, der in den Kondensator fließende Strom proportional zur dieses Wandels werden, und wieder ist die Kapazität der Proportionalitätsfaktor. Die Kapazität des Kondensators parallelen Platten ist das Produkt von der Dielektrizitätskonstante mit dem Abstand zwischen den Platten geteilt durch die Fläche der Platte. Dieses Experiment wird die Verhältnismäßigkeit mit Abstand demonstrieren, indem zuerst einige Ladung auf dem Kondensator einzahlen und dann mit einem hochohmigen Voltmeter (Elektrometer), um die Spannung zwischen den Platten zu überwachen, da der Abstand erhöht wird. Die Spannungsänderung wird ebenfalls mit einem dielektrischen Material, wie z. B. eine Kunststoffplatte in den Raum zwischen den Metallplatten eingefügt überwacht werden. Ein Meter Kapazität

  • Physics II

    11:33
    Induktivität

    Quelle: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics & Astronomie, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN

    Dieses Experiment wird induktive Spulen verwenden, um das Konzept der Induktor und Induktivität zu demonstrieren. Magnetische Induktion werden vorgeführt, mit einen Stabmagneten eingefügt oder extrahiert von den Kern einer Spule induzieren eine transiente elektromotorische Kraft (emf) Spannung in der Spule mitnem Voltmeter gemessen. Dieses Experiment zeigen auch die Gegeninduktivität zwischen zwei Spulen, wo ein- oder Ausschalten eines Stromes in einer Spule eine emf-Spannung in eine zweite Spule in der Nähe induzieren kann. Schließlich wird das Experiment der Eigeninduktivität aus einer Spule, demonstrieren, wenn einen Strom abschalten eine emf induziert zu Leuchten eine Glühbirne parallel mit der Spule verbunden.

  • Physics II

    09:26
    RC/RL/LC-Schaltungen

    Quelle: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics & Astronomie, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN

    (C) Kondensatoren, Induktivitäten (L) und Widerstände (R) sind jeweils eine wichtige Schaltungselement mit unterschiedlichen Verhaltensweisen. Einen Widerstand Energie zerstreut und des Ohmschen Gesetzes mit seiner Spannung proportional zu seinem aktuellen gehorcht. Ein Kondensator speichert elektrische Energie,it seiner aktuellen Proportional zu der Änderungsrate der Spannung, während eine Induktivität magnetischen Energie mit seiner Spannung proportional zur Änderungsgeschwindigkeit von seinem aktuellen speichert. Wenn diese Schaltungselemente kombiniert werden, verursachen sie den Strom oder Spannung, mit der Zeit in verschiedene, interessante Möglichkeiten zu variieren. Solche Kombinationen sind gebräuchlich, Zeit oder frequenzabhängige elektrische Signale, wie z. B. in Wechselstrom (AC) Schaltungen, Radios und Elektrofiltern zu verarbeiten. Dieses Experiment zeigt die zeitabhängige Verhalten der Widerstand-Kondensator (RC), Widerstand-Induktor (RL) und Induktor-Kondensator (LC) Schaltungen. Das Experiment demonstriert die transiente Verhalten der RC und RL-Schaltungen mit einer Glühbirne (Widerstand) geschalteten Kondensator oder Induktor, auf herstellen (und Einschalten) ein Netzteil. Das Experiment demonstriert auch die oszillierende Verhalten einer LC-Schaltung.

  • Physics II

    12:35
    Halbleiter

    Quelle: Derek Wilson, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

    Halbleiter sind Materialien, deren Fähigkeit, elektrischen Strom zu leiten stark von der Temperatur und der Unreinheit abhängt. Der am häufigsten verwendete Halbleitermaterial ist aus kristallinem Silizium. Die reine Halbleiter sind keine herausragenden Dirigenten; um die Leitfähigkeit zubessern, ist ein reine Halbleiter oft kombiniert oder "gedopt" mit einer Verunreinigung. Diese Verunreinigungen sind entweder Geber, wie Phosphor und Arsen, das Elektronen an das Silizium zu spenden, oder Akzeptoren wie Bor und Aluminium, die Elektronen vom Silizium zu stehlen. Wenn Akzeptoren Elektronen vom Silizium nehmen, hinterlassen sie Regionen positive Ladung genannt "Löcher", die sich effektiv als positiv geladenen Elektronen Verhalten. Ein p-Typ-Halbleiter wird gebildet, wenn doping macht Löcher, die die dominierende Ladungsträger im Material sind. Ein n-Typ-Halbleiter wird gebildet, wenn ein Halbleiter gedopt ist, so dass der dominierende Ladungsträger das Elektron ist. Wie man erwarten könnte, ist ein p-n-Übergang an der Grenze zwischen der p-Typ-Halbleiter und n-Typ Halbleiter gebildet. Die Wechselwirkung von Elektronen und Löcher an der Kreuzung ergibt sich das bemerkenswerte Verhalten Schaltungskomponenten wie Dioden und Transistoren. Dieses Labor untersuchen die E

  • Physics II

    08:37
    Photoeffekt

    Quelle: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics & & Astronomie, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN

    Photoelektrische Effekt bezieht sich auf die Emission von Elektronen aus einem Metalwhen Licht darauf scheint. Damit die Elektronen aus dem Metall befreit zu werden muss die Frequenz des Lichtes hoch genug sein, so dass die Photonen im Licht genügend Energie haben. Diese Energie ist proportional zu derLichtfrequenz. Der photoelektrische Effekt versehen der experimentelle Nachweis für das Quantum des Lichtes, die Photonen nennt. Dieses Experiment wird der photoelektrische Effekt mit einem aufgeladenen Zinkmetall unterliegen entweder eine normale Lampe oder ultravioletten (UV) Licht mit höherer Frequenz und Photonen-Energie zeigen. Die Zinkplatte wird an eine Elektroskops ein Instrument angeschlossen werden, die das Vorhandensein und die relative Höhe der Gebühren lesen kann. Das Experiment zeigt, dass das UV-Licht, aber nicht die normale Lampe, die negativ geladene Zink entladen kann durch seine überschüssigen Elektronen auswerfen. Weder Lichtquelle kann jedoch Entlastung positiv geladenen Zink, Einklang mit der Tatsache, dass Elektronen, die in photoelektrischen Effekt emittiert werden.

  • Physics II

    13:58
    Reflexion und Brechung

    Quelle: Derek Wilson, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

    Licht bewegt sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten je nach Material, durch das es verbreiten wird. Wenn Licht von einem Material zum anderen reist, wird es entweder verlangsamen oder beschleunigen. Um zu sparen Energie und Dynamik, das Licht müssen die Richtung ändern, in der esropagiert. Diese Krümmung des Lichts nennt man Brechung. Ein Teil des Lichts spiegelt sich auch an der Schnittstelle zwischen den beiden Materialien. In besonderen Fällen kann ein Lichtstrahl so scharf an einer Schnittstelle gebrochen werden, dass es eigentlich komplett zurück in das Medium reflektiert wird, aus dem es kam. Linsen machen nutzen das Prinzip der Lichtbrechung. Linsen gibt es in zwei Varianten mit unterschiedlichen Krümmungen: konvexe Linsen und konkaven Linsen. Konvexe Linsen werden häufig verwendet, um Licht fokussieren aber können auch verwendet werden, um vergrößerte Bilder von Objekten zu erstellen. Wenn eine konvexe Linse die Lichtstrahlen, die von einem Objekt auseinander, das menschliche Auge Richter bewirkt, dass das Licht von einem bestimmten Punkt hinter das eigentliche Objekt das Licht stammt zu kommen. Das Bild des Objekts wird in diesem Fall vergrößert werden. Diese Art von Bildern nennt man ein virtuelles Bild. Konkave Linsen kann auch Lichtstrahlen

  • Physics II

    08:40
    Interferenz und Beugung

    Quelle: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics & Astronomie, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN

    Interferenz und Beugung sind charakteristischen Erscheinungen der Wellen, elektromagnetische Wellen wie Licht von Wasserwellen bis. Störungen bezieht sich auf das Phänomen der wenn zwei Wellen gleicher Art überlappen, um eine wechselnde räumliche Variation von großen und kleinen Wellenamplitude zu geben. Beugungichnet das Phänomen als eine Welle durchläuft eine Blende oder um ein Objekt herum geht, verschiedene Teile der Welle können stören und auch Anlass zu einem räumlichen Wechsel von großen und kleinen Amplitude. Dieses Experiment wird die Wellennatur des Lichts zeigen, durch Beugung und Interferenz von Laser-Licht, die durch einen Einzelspalt und Doppelspalte, bzw. zu beobachten. Die Schlitze werden einfach mit Rasierklingen in einer Alu-Folie geschnitten und die charakteristischen Beugung und Interferenz Muster als Muster abwechselnd helle und dunkle Streifen auf einem Bildschirm nach der Folie platziert werden, wenn das Licht durch die Slit(s) auf der Folie leuchtete ist manifestieren. In der Vergangenheit spielten die Beobachtung der Beugung und Interferenz von Licht eine wichtige Rolle bei der Festlegung, dass Licht eine elektromagnetische Welle ist.

  • Physics II

    09:31
    Stehende Wellen

    Quelle: Arianna Brown, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

    Stehende Wellen oder stehende Wellen sind Wellen, die nicht scheinen, zu propagieren und entstehen durch die Interferenz von zwei Wellen mit gleicher Frequenz und Amplitude in entgegengesetzter Richtung unterwegs. Diese Wellen erscheinen oben und unten ohne lineare Bewegung zu vibrieren und am leichtesten in vibrierenden finite Medien wie einer gezupften Gitarrensaiten, Wasser in einem See oder Luft in einem Raum identifiziert. Zum Beispiel wenn eine Zeichenfolge an beiden Enden fixiert wird und zwei identische Wellen Reisen entlang der Länge gesendet werden, die erste Welle wird drücken Sie die Ende-Barriere und zurück in die entgegengesetzte Richtung, und die zwei Wellen überlagern werden, um eine stehende Welle erzeugen. Diese Bewegung ist periodisch mit Frequenzen, die durch die Länge des Mediums definiert und ist ein visuelles Beispiel für einfache harmonische Bewegung. Einfache harmonische Bewegung ist Bewegung, die schwankt oder ist periodisch, wo die Rückstellkraft ist proportional zur Vertreibung, d. h. je weiter etwas wird geschoben, je härter es drängt zurück. Das Ziel dieses Experiments ist es, die Rollen der Welle Überlagerung und Reflexion bei der Schaffung von stehenden Wellen zu verstehen, und nutzen diese Konzepte um die ersten paar Resonanzfr

  • Physics II

    09:11
    Schallwellen und Doppler-Verschiebung

    Quelle: Arianna Brown, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

    Wellen sind Störungen, die durch einen materiellen Mittel oder leeren Raum zu verbreiten. Lichtwellen können Reise durch ein Vakuum und einige Formen von Materie und sind quer in der Natur, was bedeutet, dass die Schwingungen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Jedoch Schallwellen sindruckwellen, die durch ein elastisches Medium wie Luft zu reisen, und längs in der Natur, was bedeutet, dass die Schwingungen parallel zur Ausbreitungsrichtung. Wenn Sound zu einem Medium durch ein vibrierendes Objekt, wie die Stimmbänder einer Person oder Zeichenfolgen in ein Klavier eingeführt wird erleben die Partikel in der Luft vorwärts und rückwärts Bewegung, da das vibrierende Objekt vorwärts und rückwärts bewegt. Dies führt zu Regionen in der Luft, wo die Luftpartikel zusammen, komprimiert werden, genannt Verdichtungen und anderen Regionen, wo sie auseinander, verbreitet werden, genannt Verdünnungen. Die Energie, die durch eine Schallwelle oszilliert zwischen der potentiellen Energie durch die Kompressionen und die kinetische Energie des kleinen Bewegungen und Geschwindigkeiten der Teilchen des Mediums erstellt. Verdichtungen und Verdünnungen können verwendet werden, definieren die Beziehung zwischen Schallwelle Geschwindigkeit und Frequenz. Das Ziel dieses Experiments is

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