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PCGW (Subject) / Grundlagen (Lesson)
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- Nenne die vier fundamentalen Kräfte der Physik, welche ist relevant für die Werkstoffwissenschaften? Starke, Schwache, Elektromagnetische, Gravitationskraft. Die Elektromagnetische Kraft, mit einer unendlichen Reichweite die, die Kraft zwischen den Ladungen bestimmt.
- Formel für Kraft und Arbeit? Kraft F = m * a. Einheit [F] = kg *m/s^2 =: Newton (N) Arbeit W = F * s Einheit [W] = Newtonmeter (Nm)
- Was ist Energie? Nenne zwei verschiedene Arten und ihre Formel. Energie E ist Skalar und gibt das Vermögen zur Verrichtung von Arbeit wieder. Potenzielle Energie: Epot = m*g*h Kinetische Energie: Ekin = 1/2mv^2 Newtonmeter (Nm) = Joule(J) Bemerkung: 1. Energie E ist eine Erhaltungsgröße, d.h. sie kann nicht verloren gehen oder abnehmen,lediglich in andere Energieformen umgewandelt werden2. Im Allgemeinen ist die Arbeit W wegabhängig, d.h. hängt nicht nur vom Anfangs- und Endpunkt ab.
- Was ist Zugfestigkeit und Härte? Zugfestigkeit Rm ist die maximale mechanische Zugspannung, gegen die ein Werkstoff arbeiten kann. Rm = F/A. N/mm^2 Härte HV (nach Vickers) ist der Widerstand beim mechanischen Eindringen,gegen den ein Werkstoff arbeitet
- Was ist eine elektrische Ladung? Vielfaches der Elementarladung e = 1.602 ·10^−19 Coulomb (C).Darstellbar durch Ladungsdichte ρ , d.h. Q = ρ V.
- Was definiert das Coulomb-Gesetz? Kraft Fc zwischen zwei Ladungen Q,Q'. FC(r) =(1/4πe)(QQ′)(r − r′/|r − r′|3)
- Definiere die elektrische Feldstärke. Trägt ein Körper die Ladung Q und erfährt er die Coulomb-Kraft Fc am Ort r, dann herrscht dort die elektrische Feldstärke E. Fc(r) = Q*E(r). [E] = V/m = 1Nm/C
- Was ist die Kapazität? Proportionalität zwischen Spannung U und der Ladung +-Q zweier geladener Körper. C = Q/U. [1F] = 1 C/V
- Nenne zwei Arten von Kondensatoren. Plattenkondensator & Kugelkondensator.
- Welche Kraft herrscht im Magnetfeld? Im B-Feld bewegt sich eine Ladung Q anhand FL = Q*v x B (Lorentz-Kraft).
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- Was ist das Biot-Savart-Gesetz? Das Biot-Savart-Gesetz beschreibt das Magnetfeld bewegter Ladungen. dB(r) =(μ0/4π)*I*dl x (r − r′/|r − r′|3) z.B in einem gerade, stromdurchflossenen Draht mit Stromdichte, Länge, Abstand vom Draht.
- Definiere Induktivität. Induktivität L = phi/I phi = B * A [L] = J/A^2 = H = V/As^-1
- Definiere die Elektromagnetische Kraft. Sie entsteht durch die Überlagerung eines E-und B-Feldes. F = Fc + Fl = Q(E+v x B)