Physik compact Basiswissen 7, Schulbuch

Lösungen 112 20.2 Aus der Heisenbergschen Unschärferelation ergibt sich, dass für eine genaue Ortsauflösung ( D x im­ mer kleiner) der Impuls des Probeteilchens immer größer werden muss: D p ∙ D x ≥ ħ w Þ D p ≥ ħ ___ D x Damit müssen die Teilchen aber auch mehr kineti­ sche Energie haben: D E kin = m ∙ ( D v) 2 ________ 2 = ( D p) 2 _____ 2 ∙ m ≥ ħ 2 __________ 2 ∙ m ( D x) 2 Lösungen Rechenaufgaben 14.1 i = I max ∙ sin ( ~ ∙ t ) ~ = 2 r ∙ f = 2 r ∙ 50 s −1 = 310 s −1 i 1 = 3 ∙ sin (310 ∙ 0,003) A = 3 ∙ sin (0,93) = 3 ∙ sin (53,3°) = 2,4 A i 2 = 0 A i 3 = 2,6 A i 4 = 0 A 14.2 P = U eff ∙ I eff 14.3 U m = U eff ∙ 9 __ 2 15.1 Da keine Energieverluste auftreten, ist die Arbeit in der Primärund in der Sekundärspule dieselbe U ν I ν t = U 2 I 2 ∙ t I 1 = U 1 ___ U 2 ∙ I 2 = 230 ____ 4 ∙ 0,005 A = 0,29 A 15.2 Der jährliche Verbrauch eines Fahrzeugs beträgt 10 ∙ 10 3 Wh ∙ 150 = 1,5 ∙ 10 6 Wh. 1 Million Fahrzeuge brauchen 1,5 ∙ 10 12 Wh, dies bedeutet eine Erhöhung des Stromverbrauchs um lediglich 3%. 16.1 s = c ∙ t = 3 ∙ 10 8 ∙ 1,5 ∙ 10 −3 m = 4,5 ∙ 10 5 m = 450 km. Da der Puls den Weg zum Gegenstand und zurück laufen muss, darf dieser höchstens 225 km ent­ fernt sein. 16.2 a) f = 1 ________ 2 r ∙ 9 ____ L ∙ C → C = 1 __________ (2 ∙ r ∙ f) 2 ∙ L = = 1 ___________________ (2 ∙ r ∙ 1,9 ∙ 10 6 ) 2 ∙ 7 ∙ 10 −6 F = 1 ∙ 10 −9 F = 1 nF b) l = m __ 2 = c ___ 2 ∙ f = 3 ∙10 8 _________ 2 ∙ 1,9 ∙10 6 m = 78,9 m 16.3 5 ∙ 10 6 Hz 16.4 3 ∙ 10 10 Hz 16.5 3 m 16.6 1,2 ∙ 10 −11 m 19.1 ∆ E ∙ ∆ t ≥ h ____ 2 ∙ r E = h ∙ f → ∆ E = h ∙ ∆ f , ∆ f ≥ 1 _______ 2 ∙ r ∙ ∆ t = 1,6 ∙ 10 7 Hz. Die Frequenz sichtbaren Lichts liegt etwa bei 5 ∙ 10 14 Hz, sodass dies nur eine sehr kleine Unge­ nauigkeit bedeutet. 19.2 P = E __ t = N ∙ h ∙ f _______ t = N ∙ h ∙ c _______ t ∙ m N = P ∙ t ∙ m ______ h ∙ c ≈ 3 20.1 r = 1,5 ∙ 10 −13 m. Bei schweren, großen Kernen ist es möglich, dass der Kern größer ist als der innerste „Bahnradius“ des HüllenMyons! 20.2 m = h ____ m ∙ v = h ________ 2 ∙ m H ∙ v = 6,626 ∙ 10 −34 _________________ 2 ∙ 1,67 ∙ 10 −27 ∙ 1900 m = 1,04 ∙ 10 −10 m Dies ist (eine weiche) Röntgenstrahlung! Warum diese nicht die gleiche (auch schädigende) Wir­ kung wie eine Röntgenbestrahlung hat, liegt dar­ in, dass diese thermische Bewegung in alle Rich­ tungen rein zufällig erfolgt, und nicht einen so dichten, gleichgerichteten Strahl aufweist wie die Strahlung in einem Röntgenapparat. 20.3 Die elektrische Energie e ∙ U wird vollständig in Strahlungsenergie h ∙ f umgesetzt h ∙ f = e ∙ U → f = e ∙ U ____ h = 1,6 ∙ 10 −19 A ∙ s ∙ 6 ∙10 4 V ___________________ 6,626 ∙ 10 −34 J ∙ s = 1,5 ∙ 10 19 Hz. Ablösearbeit 95 Absorption, Atmosphäre 43 Absorptionsgrad 36 Absorptionsspektrum 63 Aerosol 44 Akzeptor 96 Albedo 43, 44 AlphaZerfall 88 AM (Amplitudenmodulation) 32 angeregter Zustand 64 Asynchronmotor 12 Atomaufbau 52 Atomkern 54 Atommodell, Bohr’sches 56, 79 Atommodell, Rutherford’sches 52 Atommodell, Thomson’sches 52 Aufbringung Strom, Österreich 25 Aufenthaltswahrscheinlichkeit 76 Aufenthaltswahrscheinlichkeits­ dichte 76 Auflösungsvermögen 78 Ausgangskennlinienfeld 100 Außenleiter 9, 11 äußerer Photoeffekt 55 Basis 99 Becquerel, Henri A. 53 belasteter Transformator 21 Beleuchtungsstärke 40 Bell’sche Ungleichung 59 beschleunigte Ladung 30 Betatron 22 Bohr 82 Bohr’sche Postulate 57 Bohr’scher Radius 57, 89 Bohr’sches Atommodell 56, 79 Born, Max 59, 76 Born’sche Deutung 59, 76 Boson 89 Brechungsindex 61 Brechzahl 61 Bremsstrahlung 31, 35, 36 Brückengleichrichter 99 Bürste 6 Candela (Einheit) 39 Curie, Marie und Pierre 53 Davisson, Clinton 77 de Broglie, LouisVictor 58, 77 Deutung, Wellenfunktion 82 Diode 97 Dipol 28 Dirac, Paul Adrien Maurice 59 Dispersion 61 Donator 95 Doppelspaltexperiment, Bälle 74 Doppelspaltexperiment, Elektronen 76 Doppelspaltexperiment, Wellen 75 Dotieren 95 Drehimpulsquantenzahl 90 Drehimpulsquantisierung 91 Drehstrom 9 Drehstromgenerator 9 Drehstrommotor 11, 12 Dreieckschaltung 10 Dreiphasenwechselstrom 9 Durchlassrichtung 97 dynamoelektrisches Prinzip 7 Dynamomaschine 7 Register Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv