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Staatsinstitut für Schulqualität und Bildungsforschung München

Ph13 Lernbereich 1: Geladene Teilchen in elektrischen und magnetischen Feldern (ca. 20 Std.) Abschnitt zur PDF-Sammlung hinzufügen

Fachoberschule: Physik 13 (T)

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • modellieren das Verhalten geladener Teilchen in zeitlich konstanten, homogenen elektrischen und magnetischen Feldern, um die prinzipielle Funktionsweise von Geschwindigkeitsfiltern, Massenspektrometern sowie Anlagen der Hochenergiephysik (z. B. Teilchenbeschleuniger), auch unter Berücksichtigung relativistischer Effekte, quantitativ zu diskutieren.
  • erläutern experimentelle Versuchsaufbauten zur quantitativen Bestimmung der charakteristischen Größen Ladung und spezifische Ladung von Teilchen. Anhand geeigneter Messdaten berechnen sie diese Größen und treffen so Aussagen zur Ladungsquantelung und relativistischen Massezunahme von Teilchen.
  • beurteilen die Bedeutung von großtechnischen Anlagen der Hochenergiephysik (z. B. CERN) für die physikalische Grundlagenforschung im Wandel des physikalischen Weltbilds im 20. Jahrhundert, indem sie dazu in vorgegebenen Quellen recherchieren. Sie nehmen zur gesellschaftspolitischen Kritik einen begründeten Standpunkt ein.

Inhalte zu den Kompetenzen:

  • Lorentzkraft, elektrische Feldkraft
  • Geschwindigkeitsfilter, Massenspektrometer, Teilchenbeschleuniger
  • Millikan-Versuch (Schwebefallmethode), Versuch mit dem Fadenstrahlrohr, Versuch von Bucherer
  • Quantelung elektrischer Ladung, Elementarladung
  • spezifische Ladung
  • relativistische Effekte: Ruhemasse, relativistische Masse, relativistischer Impuls, Äquivalenz von Masse und Energie, relativistische Gesamtenergie, relativistische Energie-Impuls-Beziehung, Vakuumlichtgeschwindigkeit als Grenzgeschwindigkeit