Physik - Lernziele

Physik 1/2, Telekommunikation/Elektrotechnik, HTW Chur, Thomas Borer, 2009/10

Lernziele

Physik 1
Physik 2

Allgemein

eine Problemstellung mit exakter und strukturierter Arbeitsweise bearbeiten können.
sich aus dem Studium eines schriftlichen Dokumentes neue Kenntnisse erarbeiten können.
eine neue Problemstellung selbstständig und in Gruppen bearbeiten können.
einen bekannten oder neuen Sachverhalt analysieren und beurteilen können.
neue Erkenntnisse und offene Fragen in einer Gruppe diskutieren können.
Erkenntnisse in geeigneter Form zusammenfassen können.
Lösungswege in Gruppen diskutieren können.
Lösungswege vollständig, übersichtlich und verständlich dokumentieren können.
physikalische Gesetze in konkreten Problemstellungen anwenden können.
Aussagen und Beziehungen zwischen Grössen mit Hilfe physikalischer Grundgesetze als Gleichungen formulieren können.
die Vollständigkeit eines Gleichungssystems beurteilen können.
eine einfachere Überschlagsrechnung ausführen können.
einen experimentellen Aufbau skizzieren können.
einen experimentellen Ablauf mit eigenen Worten beschreiben können.
experimentelle Beobachtungen mit eigenen Worten beschreiben können.
aus einem Experiment neue Erkenntnisse gewinnen können.
einem Film relevante Informationen entnehmen können.
experimentell ermittelte Daten auswerten und grafisch darstellen können.
wissen und verstehen, was die Änderungsrate einer Grösse ist.
mit dem Computerprogramm VENSIM ein einfaches systemdynamisches Modell erstellen und abändern können.
mit dem Computerprogramm VENSIM einfache Simulationen und Parameterstudien ausführen können.
mit dem Computerprogramm VENSIM ein einfaches systemdynamisches Modell erstellen können, das ein experimentell bestimmtes Verhalten eines dynamischen Systems beschreibt.

Physik 1

Mechanik

verstehen, was Messen grundsätzlich bedeutet.
verstehen, wie sich eine physikalische Grösse aus einer Masszahl und einer Masseinheit zusammensetzt.
wissen, dass und warum es das SI-Einheitensystem gibt.
die wichtigsten SI-Basiseinheiten kennen.
einige abgeleitete SI-Einheiten kennen.
einfache physikalische Grössen in SI-Basiseinheiten angeben können.
die Vorsätze und Zeichen der wichtigsten dezimalen Vielfache und Teile von Einheiten kennen.
einfache physikalische Grössen in sinnvollen dezimalen Vielfachen oder Teilen von SI-Basiseinheiten angeben können.
die Zehnerpotenzdarstellung physikalischer Grössen kennen.
physikalische Grössen in der Zehnerpotenzdarstellung angeben können.
den Unterschied zwischen einem systematischen und einem zufälligen bzw. statistischen Fehler verstehen.
den Messfehler bei einfachen Messgrössen abschätzen können.
verstehen, was signifikante Stellen sind.
die Anzahl signifikanter Stellen aus der Masszahl einer physikalischen Grösse herauslesen können.
die Genauigkeit einer aus gemessenen Grössen berechneten Grösse beurteilen können.
eine gemessene bzw. aus gemessenen Grössen berechnete Grösse mit der ihrer Ungenauigkeit angemessenen Anzahl signifikanter Stellen oder Dezimalstellen angeben können.
den Mittelwert, die Standardabweichung und den relativen Fehler einer in einer Messserie ermittelten Grösse bestimmen können.

wissen, dass sich die Bewegung eines Körpers aus einer Translation des Schwerpunktes und einer Rotation um eine Achse durch den Schwerpunkt zusammensetzt.
den Impuls bzw. Schwung als mengenartige Grundgrösse der Translations-Mechanik verstehen.
wissen, dass Impuls in einem Körper gespeichert werden kann.
verstehen, dass in einem Körper Impuls gespeichert sein muss, damit er sich bewegen kann.
wissen, dass Impuls in einen Körper hinein oder aus ihm heraus fliessen kann.
wissen, dass Impuls weder erzeugt noch vernichtet werden kann.
den Zusammenhang zwischen Impuls, Masse und Geschwindigkeit eines Körpers kennen und anwenden können.
verstehen, was ein Impulsstrom ist.
den Zusammenhang zwischen einem Impulsstrom und einer Kraft verstehen.
das Impulsbilanzgesetz bzw. das Grundgesetz der Mechanik kennen, verstehen und anwenden können.
verstehen, dass die Grössen Impuls und Kraft Vektorcharakter haben.
die an einem Körper angreifenden Kräfte erkennen und korrekt einzeichnen können.
den Impuls als Energieträger verstehen.
den Zusammenhang zwischen dem Impulsstrom und dem Energiestrom kennen.
den mathematischen Ausdruck für die in einem Körper mit dem Impuls gespeicherte kinetische Energie kennen und anwenden können.
wissen, dass Energie weder erzeugt noch vernichtet werden kann.
die Impuls- und Energieerhaltung in konkreten Problemstellungen anwenden können.
die Grössen zur Beschreibung einer Kreisbewegung und deren Zusammenhänge kennen.
die Frequenz, Winkelgeschwindigkeit, Bahngeschwindigkeit für eine gleichförmige Kreisbewegung bestimmen können.
wissen und verstehen, dass auf einen Körper, der eine gleichförmige Kreisbewegung ausführt, als resultierende Kraft eine Zentripetalkraft wirkt.
den Zusammenhang zwischen Zentripetalkraft, Masse, Winkelgeschwindigkeit und Bahnradius kennen und anwenden können.
Problemstellungen zur gleichförmigen Kreisbewegung bearbeiten können.
verstehen, was ein Bezugssystem ist.
verstehen, was ein Inertialsystem ist.
einen einfacheren Vorgang bezüglich verschiedener Bezugssysteme beschreiben können.
verstehen, was Trägheits- bzw. Scheinkräfte sind.
wissen und verstehen, dass die Zentrifugalkraft eine Scheinkraft ist.
Auswirkungen der Corioliskraft in der Natur kennen und verstehen.

den Drehimpuls bzw. Drehschwung als mengenartige Grundgrösse der Rotations-Mechanik verstehen.
wissen, dass Drehimpuls in einem Körper gespeichert werden kann.
verstehen, dass in einem Körper Drehimpuls gespeichert sein muss, damit er sich drehen kann.
wissen, dass Drehimpuls in einen Körper hinein oder aus ihm heraus fliessen kann.
wissen, dass Drehimpuls weder erzeugt noch vernichtet werden kann.
verstehen, dass der Drehimpuls ein Vorzeichen trägt.
verstehen, wie der Drehimpuls eines Körpers von Masse, Massenverteilung und Winkelgeschwindigkeit abhängt.
verstehen, wie Drehimpuls gespeichert werden kann.
verstehen, wie Drehimpuls transportiert werden kann.
den Zusammenhang zwischen dem Drehimpulsstrom in einem festen Körper und der Verdrillung des Körpers verstehen.
verstehen, wie Drehimpuls in einer Flüssigkeit, in einem Gas, mittels eines Magnetfeldes transportiert werden kann.
Drehimpulsstromkreise erkennen können.
den Drehimpuls als Energieträger verstehen.
die Analogie zwischen Impuls und Drehimpuls sowie zwischen Geschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit kennen und verstehen.
das Drehimpulsbilanzgesetz kennen, verstehen und anwenden können.
wissen, was die Wirkungslinie einer Kraft ist.
wissen, dass sich die Wirkung einer Kraft nicht ändert, wenn man die Kraft auf ihrer Wirkungslinie verschiebt.
wissen, wie die Wirkung einer Kraft von der Lage der Wirkungslinie und dem Betrag der Kraft abhängt.
die Grösse Drehmoment kennen.
die Analogie zwischen Kraft und Drehmoment kennen und verstehen.
den Zusammenhang zwischen einem Drehimpulsstrom und einem Drehmoment verstehen.
den Zusammenhang zwischen der durch ein Drehmoment verursachte Drehimpulsänderung und dem Drehmoment kennen und anwenden können.
das Drehmoment einer Kraft bestimmen können.
die Wirkung von Kräften beurteilen können, die an einem starren Körper angreifen.
verstehen, was ein Kraft-"Wandler", ein Drehmoment-"Wandler" ist.
beurteilen können, ob eine einfache Maschine ein Kraft-"Wandler" oder ein Drehmoment-"Wandler" ist.
mindestens je ein Beispiel eines Kraft-"Wandlers" und eines Drehmoment-"Wandlers" kennen.
beurteilen können, welche Teile einer Maschine Kraft- bzw. Drehmoment-"Wandler" sind.
den Zusammenhang zwischen Kraft und Drehmoment bei einem Motor verstehen.
verstehen, was das Trägheitsmoment eines Körpers ist.
die Analogie zwischen Trägheitsmoment und Masse kennen und verstehen.
das Trägheitsmoment eines einfacheren Körpers bestimmen können.
den Zusammenhang zwischen Drehimpuls, Trägheitsmoment und Winkelgeschwindigkeit kennen und verstehen.
wissen, dass sich die totale kinetische Energie eines starren Körpers aus der Translations- und der Rotationsenergie zusammensetzt.
die Translations- und die Rotationsenergie eines einfacheren Körpers bestimmen können.

Wechselwirkungen und Felder

wissen, dass die elektrische Ladung eine mengenartige Grösse ist, eine Erhaltungsgrösse ist, sowohl positive als auch negative Werte annehmen kann, stets an ein Teilchen gebunden ist.
wissen, dass die elektrische Ladung immer ein ganzzahliges Vielfaches der Elementarladung ist.
wissen, dass sich elektrisch geladene Körper abstossen, deren Ladungen das gleiche Vorzeichen haben.
wissen, dass sich elektrisch geladene Körper anziehen, deren Ladungen unterschiedliche Vorzeichen haben.
auf elektrisch geladene Körper wirkende Kräfte als Wirkung des elektrischen Feldes verstehen.
das elektrische Feld als physikalisches System verstehen.
den Begriff "Feldstoff" verstehen.
wissen, dass im elektrischen Feld sowohl Zug- als auch Druckspannungen herrschen.
verstehen, dass im elektrischen Feld Impuls fliesst.
verstehen, wie ein Elektroskop funktioniert.
das Phänomen Influenz bei elektrischen Leitern verstehen.
das Phänomen Polarisation bei Isolatoren verstehen.
den Zusammenhang zwischen einer elektrostatischen Kraft und dem dazugehörigen Impulsstrom verstehen.
das Coulomb'sche Gesetz für die elektrostatische Kraft kennen und anwenden können.
verstehen, wie die elektrische Feldstärke definiert ist.
den Zusammenhang zwischen der elektrostatischen Kraft und dem elektrischen Feldvektor verstehen und anwenden können.
die Bedeutung von Betrag und Richtung des elektrischen Feldvektors verstehen.
Beispiele von Vektor- und Skalarfeldern kennen.
die grafische Darstellung eines elektrischen Feldes durch Feldlinien und Feldflächen verstehen.
die Regeln zum Zeichnen von elektrischen Feldlinien und Feldflächen kennen und verstehen.
das Feldlinien- und Feldflächenbild für das elektrische Feld eines geladenen, punktförmigen Körpers kennen und verstehen.
das Feldlinien- und Feldflächenbild für das elektrische Feld eines Dipols kennen und verstehen.
das Feldlinien- und Feldflächenbild für das elektrische Feld zweier entgegengesetzt geladener, paralleler Platten kennen und verstehen.
verstehen, was ein homogenes Feld ist.
das Feldlinien- und Feldflächenbild für ein einfacheres elektrisches Feld zeichnen können.
verstehen, dass es im Innern eines Leiters keine elektrostatischen Feldlinien geben kann.
verstehen, dass elektrostatische Feldlinien immer senkrecht auf einer Leiteroberfläche stehen.
die Überlagerung zweier oder mehrerer elektrischer Felder zu einem einzigen elektrischen Feld kennen, verstehen und für einfachere Anordnungen anwenden können.
Feldlinien- und Feldflächenbilder für elektrische Felder mehrerer geladener, punktförmiger Körper verstehen.
Zug- und Druckspannungen in einem elektrischen Feld verstehen.
verstehen, was ein Kondensator ist.
einen Kondensator als Ladungs- und Energiespeicher verstehen.
wissen, wie die Kapazität eines Kondensators definiert ist.
die Beziehung zwischen Ladung, Kapazität und Spannung bei einem Kondensator kennen und anwenden können.
die Analogie zwischen der Kapazität eines Kondensators und der Masse eines Körpers verstehen.
verstehen, wie sich bei einem Plattenkondensator die gespeicherte Ladung, die Spannung über den Kondensatorplatten, die Kapazität und die elektrische Feldstärke zwischen den Kondensatorplatten verändert, wenn man den Abstand der Kondensatorplatten verändert.
verstehen, wie sich bei einem Plattenkondensator die gespeicherte Ladung, die Spannung über den Kondensatorplatten, die Kapazität und die elektrische Feldstärke zwischen den Kondensatorplatten verändert, wenn man ein Dielektrikum zwischen die Kondensatorplatten einführt.
wissen, was ein Dielektrikum, die Dielektrizitätszahl ist.
bei einem Plattenkondensator den Zusammenhang zwischen Kapazität, Plattenabstand, Plattenfläche und Dielektrizitätszahl des Zwischenraumes kennen.
den Verlauf des elektrischen Potentials in einem elektrischen Stromkreis verstehen.
den Verlauf des elektrischen Potentials in einem elektrischen Feld ausserhalb eines Stromkreises verstehen.
verstehen, dass das elektrische Potential auf einer elektrischen Feldfläche konstant ist.
den Zusammenhang zwischen elektrischer Feldstärke und Spannung in einem homogenen elektrischen Feld kennen, verstehen, und in einfacheren Problemstellungen anwenden können.
den zeitlichen Verlauf von Ladungsstrom und Spannung beim Auf- bzw. Entladen eines Kondensators über ein Widerstandselement kennen und verstehen.
die Grösse "Zeitkonstante" kennen und deren Bedeutung verstehen.
wissen und verstehen, dass in einem elektrischen Feld Energie gespeichert ist.
wissen und verstehen, dass und wie sich die in einem elektrischen Feld gespeicherte Energie ändert, falls ein elektrisch geladener Körper im Feld verschoben wird.
den Zusammenhang zwischen elektrischer Feldstärke und Spannung in einem homogenen elektrischen Feld verstehen.
den Zusammenhang zwischen der im homogenen Feld eines Plattenkondensators gespeicherten Energie, der Kapazität des Kondensators und der im Kondensator gespeicherten elektrischen Ladung kennen und anwenden können.
die quadratische Abhängigkeit zwischen elektrischer Feldstärke und Energiedichte in einem elektrischen Feld kennen, verstehen und anwenden können.
den Verlauf des elektrischen Potentials im Innern eines elektrischen Leiters kennen und verstehen.
wissen, dass das hohle Innere eines elektrischen Leiters feldfrei ist.
den Unterschied zwischen einer Stromstärke und einer Stromdichte verstehen.
das lokale ohm'sche Gesetz kennen, verstehen und anwenden können.

die "Mondrechnung" von Newton verstehen.
die drei Kepler'schen Gesetze kennen.
das Gravitationsgesetz kennen, verstehen und anwenden können.
wissen, dass man sich für die Gravitationswirkung eines Körpers die Masse des Körpers als in seinem Schwerpunkt vereinigt denken kann.
wissen, dass die Gravitationskraft viel schwächer ist als die elektrostatische Kraft.
die Analogie zwischen dem Gravitationsfeld einer Massenverteilung und dem elektrischen Feld einer Ladungsverteilung kennen und verstehen.
die vier Grundwechselwirkungen der Natur kennen.
für einfachere Phänomene aus der Natur und der Technik beurteilen können, welche der vier Grundwechselwirkungen der Natur für das Phänomen hauptsächlich verantwortlich ist.

das Modell des magnetischen Feldes als Analogie zum elektrischen Feld und zum Gravitationsfeld verstehen.
magnetische Kraftwirkungen kennen und beschreiben können.
zwischen magnetischen und elektrischen Kraftwirkungen unterscheiden können.
magnetische Kraftwirkungen als Wirkung eines magnetischen Feldes verstehen.
die magnetische Ladung als Ursache von magnetischen Feldern verstehen.
wissen, dass die magnetische Ladung sowohl positive als auch negative Werte annehmen kann.
wissen, dass die gesamte magnetische Ladung eines Magneten null ist.
die Begriffe "magnetischer Pol", "Nordpol", "Südpol" kennen und verstehen.
wissen, dass das magnetische Feld zwei magnetische Pole voneinander wegdrückt, deren magnetische Ladungen das gleiche Vorzeichen haben.
wissen, dass das magnetische Feld zwei magnetische Pole aufeinander zuzieht, deren magnetische Ladungen verschiedene Vorzeichen haben.
das Modell der Elementarmagnete kennen und verstehen.
wissen, dass sich die magnetische Eigenschaft der Elementarmagnete auf molekulare und atomare Ringströme zurückführen lassen.
die grafische Darstellung der Magnetisierung eines Körpers durch Magnetisierungslinien verstehen.
die Regeln zum Zeichnen von Magnetisierungslinien kennen und verstehen.
verstehen, wie die magnetische Feldstärke definiert ist.
die Analogie zwischen der magnetischen Kraftwirkung auf einen magnetischen Pol, der elektrischen Kraftwirkung auf einen elektrisch geladenen Probekörper und der gravitativen Kraftwirkung auf einen nicht-masselosen Probekörper verstehen.
die grafische Darstellung eines magnetischen Feldes durch Feldlinien und Feldflächen verstehen.
die Regeln zum Zeichnen von magnetischen Feldlinien und Feldflächen kennen und verstehen.
wissen, dass bei weichmagnetischen Körpern das Magnetfeld aus dem Innern verdrängt wird.
wissen, dass jeder elektrische Ladungsstrom von einem Magnetfeld umgeben ist.
Unterschiede zwischen dem Magnetfeld von magnetischen Ladungen und dem Magnetfeld eines elektrischen Ladungsstromes kennen und verstehen.
das Feldlinienbild des magnetischen Feldes eines Stabmagneten, eines Hufeisenmagneten, eines stromdurchflossenen geraden, langen Leiters, einer stromdurchflossenen zylindrischen Spule kennen.
bei einem stromdurchflossenen geraden, langen Leiter eine Rechte-Hand-Regel für die Beziehung zwischen der Richtung des Stromes und dem Umlaufsinn der magnetischen Feldlinien kennen.
bei einer stromdurchflossenen zylindrischen Spule eine Rechte-Hand-Regel für die Beziehung zwischen dem Umlaufsinn des Stromes und der Richtung der magnetischen Feldlinien im Innern der Spule kennen.
die magnetische Feldstärke des magnetischen Feldes eines stromdurchflossenen geraden, langen Leiters, einer stromdurchflossenen zylindrischen Spule bestimmen können.
wissen, dass ein magnetisches Feld eine Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter ausübt.
bei der magnetischen Kraftwirkung auf einen stromdurchflossenen geraden Leiter eine Rechte-Hand-Regel für die Beziehung zwischen den Richtungen des elektrischen Ladungsstromes, der magnetischen Feldstärke und der auf den Leiter wirkenden Kraft kennen und anwenden können.
wissen, dass ein magnetisches Feld eine Kraft auf ein bewegtes, elektrisch geladenes Teilchen ausübt.
bei der magnetischen Kraftwirkung auf ein bewegtes, elektrisch geladenes Teilchen eine Rechte-Hand-Regel für die Beziehung zwischen den Richtungen von Geschwindigkeit, magnetischer Feldstärke und Kraft kennen und anwenden können.
bei der magnetischen Kraftwirkung auf ein bewegtes, elektrisch geladenes Teilchen die mathematische Beziehung zwischen elektrischer Ladung, Geschwindigkeit, magnetischer Feldstärke und Kraft kennen und anwenden können.
die Bahnkurve eines bewegten, elektrisch geladenen Teilchens in einem homogenen magnetischen Feld verstehen.
wissen, was man unter einem Elektromagneten versteht.
verstehen, wie ein Gleichstrom-Elektromotor funktioniert.
den Hall-Effekt kennen und verstehen.
verstehen, wie eine Hall-Sonde funktioniert.
technische Einsatzmöglichkeiten von Hall-Sonden kennen.
die Wirkung eines äusseren Magnetfeldes auf einen Körper kennen.
den Zusammenhang zwischen der Magnetisierung und der magnetischen Feldstärke kennen und verstehen.
verstehen, was die Permeabilitätszahl eines Stoffes aussagt.
die Magnetisierung eines ferromagnetischen Stoffes verstehen.
die ferromagnetische Hysteresis kennen.
wissen und verstehen, was ein hartmagnetischer, ein weichmagnetischer Stoff ist.
wissen, wie die magnetische Flussdichte definiert ist.
den Zusammenhang zwischen der magnetischen Flussdichte und der magnetischen Feldstärke kennen.
wissen, wie der magnetische Fluss definiert ist.
wissen, wie die Induktivität einer Spule definiert ist.
wissen und verstehen, dass in einem magnetischen Feld Energie gespeichert ist.
die Analogie zwischen der im elektrischen Feld eines Kondensators und der im magnetischen Feld einer Spule gespeicherten Energie kennen und verstehen.
die quadratische Abhängigkeit zwischen magnetischer Feldstärke bzw. Flussdichte und Energiedichte in einem magnetischen Feld kennen.

das Phänomen der elektromagnetischen Induktion kennen.
das Induktionsgesetz kennen und verstehen.
die Lenz'sche Regel kennen und verstehen.
das Induktionsgesetz und die Lenz'sche Regel in konkreten Problemstellungen anwenden können.
verstehen, wie ein Generator funktioniert.
verstehen, wie eine Wirbelstrombremse funktioniert.
den Unterschied zwischen einem Energiestrom und einer Leistung kennen und verstehen.
wissen, was Wechselspannung, Wechselstrom ist.
verstehen, wie Wechselspannung erzeugt wird.
wissen und verstehen, was man unter der Amplitude einer Wechselspannung, eines Wechselstromes versteht.
wissen und verstehen, wie die effektive Spannung, die effektive Stromstärke definiert ist.
verstehen, warum bei der Energieübertragung über grosse Strecken Hochspannung verwendet wird.
die grundlegende Funktionsweise eines Transformators verstehen.
das Phänomen der Selbstinduktion in einer Spule kennen und verstehen.
Probleme bei der Energieübertragung bei einem Transformator verstehen.
verstehen, wie Drehstrom erzeugt wird.
die Schaltungsmöglichkeiten Stern- und Dreieck-Schaltung kennen und verstehen.
die Beziehungen zwischen den Spannungen zwischen den einzelnen Strängen in der Stern- und Dreieck- Schaltung verstehen.
den zeitlichen Verlauf der elektrischen Stromstärke und der verschiedenen Spannungen in einer Serieschaltung einer Spule mit einem Widerstandselement kennen.
die Verallgemeinerung des Induktionsgesetzes kennen.
wissen, dass es eine Kopplung zwischen elektrischen und magnetischen Feldern gibt.
eine Rechte-Hand-Regel für die Beziehung zwischen einem zeitlich veränderlichen elektrischen Feld und einem magnetischen Feld kennen.
eine Linke-Hand-Regel für die Beziehung zwischen einem zeitlich veränderlichen magnetischen Feld und einem elektrischen Feld kennen.
die Maxwell-Gleichungen kennen und interpretieren können.

Physik 2

Elektrische Leitung

wissen, dass der elektrische Ladungstransport in Festkörpern über bewegte Elektronen geschieht.
wissen, dass der elektrische Ladungstransport in Flüssigkeiten und Gasen über bewegte Ionen geschieht.
ein Experiment kennen, mit welchem nachgewiesen werden kann, dass der Ladungstransport in Metallen über bewegte Elektronen geschieht.
die Grössenordnung der Elektronen-Driftgeschwindigkeit in einem Metalldraht kennen.
die zeitliche Entwicklung der Atommodelle in groben Zügen kennen.
das heute gültige Atommodell kennen.
das Bändermodell kennen und verstehen.
das Bändermodell eines Leiters, Halbleiters, Nicht-Leiters skizzieren können.
die Begriffe Valenzband und Leitungsband verstehen.
die elektrische Leitung in Metallen und nicht-dotierten Halbleitern anhand des Bändermodelles verstehen.
die Eigenleitung eines Halbleiters anhand des Bändermodelles verstehen.
die Begriffe Paarbildung, Rekombination verstehen.
wissen, worin das Dotieren eines Halbleiters besteht.
verstehen, warum Halbleiter dotiert werden.
das Leitungsverhalten von dotierten Halbleitern verstehen.
die Leitungsmechanismen in einem p-n-Übergang verstehen.
wissen, was eine Halbleiterdiode ist.
die Kennlinie einer Halbleiterdiode bestimmen können.
Kennlinien von Halbleiterdioden kennen und verstehen.
den Aufbau und die Funktionsweise eines bipolaren Transistors kennen und verstehen.
wissen, wofür Transistoren eingesetzt werden.

Schwingungen und Wellen

verstehen, was eine Schwingung ist.
wissen und verstehen, was die Periodendauer, die Frequenz einer Schwingung ist.
wissen, dass bei einer mechanischen Schwingung Impuls und Energie zwischen Teilsystemen hin und her fliessen.
die bei einer mechanischen Schwingung auftretenden Impuls- und Energieflüsse verstehen.
wissen, wie die Federkonstante einer Feder definiert ist.
verstehen, wie die in einer Feder gespeicherte Energie von der Auslenkung der Feder abhängt.
den Zusammenhang zwischen der Schwingung eines Federpendels und einer gleichförmigen Kreisbewegung verstehen.
wissen, was eine harmonische Schwingung ist.
wissen und verstehen, was die Amplitude, die Anfangsphase, die Kreisfrequenz einer harmonischen Schwingung ist.
die Zusammenhänge zwischen Winkelgeschwindigkeit, Frequenz und Kreisfrequenz kennen und verstehen.
die zeitlichen Verläufe von Ort, Geschwindigkeit, Impuls und Energie eines harmonischen Federschwingers kennen und deren Zusammenhänge verstehen.
wissen, dass bei einer harmonischen Schwingung die "rücktreibende Kraft" proportional zum Ort ist.
die einen Körper betreffenden Impulsströme und Kräfte korrekt einzeichnen können.
beurteilen können, ob eine Schwingung eine harmonische Schwingung ist oder nicht.
wissen und verstehen, ob die Schwingung eines Fadenpendels harmonisch ist oder nicht.
wissen und verstehen, welche Grössen und mit welcher Gesetzmässigkeit diese Grössen die Periodendauer eines Federschwingers beeinflussen.
verstehen, dass die Schwingung eines Fadenpendels keine harmonische Schwingung ist.
wissen und verstehen, welche Grössen und mit welcher Gesetzmässigkeit diese Grössen die Periodendauer eines Fadenpendels beeinflussen.
die Analogie zwischen einer Drehschwingung und einer linearen Schwingung kennen und verstehen.
die Analogie zwischen einer elektrischen Schwingung und einer mechanischen Schwingung kennen und verstehen.
wissen, wie das Direktionsmoment einer Spiralfeder definiert ist.
wissen und verstehen, welche Grössen und mit welcher Gesetzmässigkeit diese Grössen die Periodendauer einer Drehschwingung beeinflussen.
wissen, was ein elektrischer Schwingkreis ist.
eine Anwendung von elektrischen Schwingkreisen kennen.
wissen und verstehen, welche Grössen und mit welcher Gesetzmässigkeit diese Grössen die Periodendauer einer elektrischen Schwingung beeinflussen.
verstehen, wie eine Schwingung gedämpft werden kann.
verstehen, wie ein mechanischer Dämpfer funktioniert.
verstehen, dass alle natürlich ablaufenden Schwingungen gedämpft sind.
wissen, wie die Stärke der Dämpfung die Bewegung eines Schwingers beeinflusst.
die bei einer mechanischen, gedämpften Schwingung auftretenden Impuls- und Energieflüsse verstehen.
die mathematische Beschreibung des zeitlichen Verlaufes einer gedämpften Schwingung kennen und verstehen.
verstehen, was eine erzwungene Schwingung ist.
wissen und verstehen, was die Eigenfrequenz eines Schwingers, ein Erreger, die Erregerfrequenz ist.
die bei einer erzwungenen mechanischen Schwingung auftretenden Impuls- und Energieflüsse verstehen.
wissen und verstehen, dass bei einer erzwungenen Schwingung die im zeitlichen Mittel vom Erreger zum Schwinger fliessende Energie im Dämpfer dissipiert wird.
wissen, von welchen Grössen die Energie abhängt, die bei einer erzwungenen Schwingung im Dämpfer im zeitlichen Mittel dissipiert wird.
wissen, dass eine erzwungene Schwingung einen Einschwingvorgang durchläuft.
aus einem grafisch dargestellten zeitlichen Verlauf einer Schwingungsgrösse den Einschwingvorgang und die stationäre Phase einer erzwungenen Schwingung erkennen können.
wissen, dass bei einer sinusförmig angeregten erzwungenen Schwingung die Frequenz in der stationären Phase gleich gross ist wie die Erregerfrequenz.
das mathematische Modell zur Beschreibung einer erzwungenen mechanischen Schwingung kennen und verstehen.
das Phänomen Resonanz kennen und verstehen.
wissen und verstehen, was eine Resonanzkurve ist.
den qualitativen Verlauf einer Resonanzkurve kennen und verstehen.
wissen und verstehen, dass bei Resonanz der zeitlich gemittelte Energiestrom vom Erreger zum Schwinger maximal ist.
wissen und verstehen, von welchen Grössen die Resonanzfrequenz abhängt.
wissen und verstehen, was es braucht, damit eine Schwingung aufrecht erhalten werden kann.
wissen und verstehen, dass eine Summe von Sinusfunktionen gleicher Frequenz eine Sinusfunktion dieser gleichen Frequenz ist.
wissen und verstehen, dass sich eine periodische Funktion darstellen lässt als Summe von Sinusfunktionen, deren Frequenzen ganzzahlige Vielfache der Frequenz der periodischen Funktion sind.
wissen und verstehen, was eine Zeitfunktion, eine Spektralfunktion, ein Spektrum ist.
wissen, dass das Spektrum einer periodischen Funktion diskret ist.
wissen, dass das Spektrum einer aperiodischen Funktion kontinuierlich ist.
wissen und verstehen, was ein Doppelschwinger, ein Mehrfachschwinger ist.
wissen und verstehen, was eine Eigenschwingung, eine Eigenfrequenz eines Doppelschwingers, eines Mehrfachschwingers ist.
das Spektrum eines Doppelschwingers, eines Mehrfachschwingers kennen und verstehen.
wissen, dass ein N-fachschwinger N verschiedene Eigenfrequenzen hat und N verschiedene Eigenschwingungen ausführen kann.
die Eigenschwingungen eines Mehrfachschwingers beschreiben und charakterisieren können.
den Zusammenhang zwischen Trägheit und Elastizität bei einem schwingungsfähigen System verstehen.
beurteilen können, ob bei einem schwingungsfähigen System Trägheit und Elastizität getrennt sind oder nicht.
Beispiele von schwingungsfähigen Systemen, bei welchen Trägheit und Elastizität nicht mehr getrennt sind, kennen und deren Eigenschwingungen beschreiben und charakterisieren können.
wissen, was die Grundschwingung und die Oberschwingungen eines schwingungsfähigen Systems sind.
bei einem in Resonanz stehenden schwingungsfähigen System erkennen können, welche Eigenschwingung angeregt ist.
wissen und verstehen, wie sich der Ton eines Saiten- oder Blasinstrumentes aus Grundschwingung und Oberschwingungen zusammensetzt.
den Zusammenhang zwischen den Eigenfrequenzen bei einem Federseil, bei einem Saiten- oder Blasinstrument kennen.
die bei der Bewegung eines Systems gekoppelter Pendel auftretenden Impuls- und Energieflüsse kennen und verstehen.

verschiedene Typen von Wellen kennen.
wissen und verstehen, wie eine Welle entsteht.
wissen und verstehen, was der Träger einer Welle ist.
die Bewegungen von Welle und Wellenträger unterscheiden können.
wissen und verstehen, was eine Quer-/Transversalwelle, eine Längs-/Longitudinalwelle ist.
wissen, wovon die Geschwindigkeit einer Welle abhängt.
wissen und verstehen, dass der Wellenträger ein-, zwei oder dreidimensional sein kann.
wissen und verstehen, was eine Wellenfront ist.
wissen und verstehen, was eine lineare Welle, gerade Welle, Kreiswelle, ebene Welle, Kugelwelle ist.
die Definitionen der Grössen Periode, Frequenz, Wellenlänge und Ausbreitungsgeschwindigkeit kennen und verstehen.
den Zusammenhang zwischen Ausbreitungsgeschwindigkeit, Wellenlänge und Frequenz kennen, verstehen und anwenden können.
wissen und verstehen, was ein Wellenzug ist.
wissen und verstehen, was eine Sinuswelle, eine harmonische Welle ist.
die mathematische Beschreibung einer eindimensionalen Sinuswelle kennen, verstehen und anwenden können.
verstehen, dass sich in einem Festkörper Longitudinalwellen schneller ausbreiten als Transversalwellen.
den Träger einer Schallwelle kennen.
die Erzeugung einer Schallwelle in einem Lautsprecher verstehen.
wissen und verstehen, dass Schallwellen in Gasen und Flüssigkeiten Längswellen sind.
den Zusammenhang zwischen der Frequenz einer sinusförmigen Schallwelle und der empfundenen Höhe des entsprechenden Tones kennen.
die mathematische Beschreibung einer sinusförmigen, ebenen Schallwelle in einem Gas kennen.
den Wert der Schallgeschwindigkeit in Luft kennen.
wissen und verstehen, dass sich in festen Körpern sowohl longitudinale als auch transversale Schallwellen ausbreiten können.
den Zusammenhang zwischen Ausbreitungsgeschwindigkeit, Wellenlänge und Frequenz anwenden können.
wissen, wie eine elektromagnetische Welle erzeugt werden kann.
den Träger einer elektromagnetischen Welle kennen.
die mathematische Beschreibung einer sinsuförmigen, ebenen elektromagnetischen Welle kennen.
die gegenseitige Lage des elektrischen und des magnetischen Feldstärkevektors in einer elektromagnetischen Welle kennen.
die Richtungen des elektrischen und des magnetischen Feldstärkevektors bezüglich der Ausbreitungsrichtung einer elektromagnetischen Welle kennen.
wissen, dass elektromagnetische Wellen Transversalwellen sind.
wissen, dass die Ursache eines magnetischen Wirbelfeldes ein zeitlich veränderliches elektrisches Feld und/oder ein elektrischer Ladungsstrom ist.
wissen, dass die Ursache eines elektrischen Wirbelfeldes ein zeitlich veränderliches magnetisches Feld ist.
die Existenz von elektromagnetischen Wellen mit Hilfe der Maxwell-Gleichungen erklären können.
das Aussenden von elektromagnetischen Wellen von einem Hertz'schen Dipol erklären können.
die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer elektromagnetischen Welle im Vakuum kennen.
einen Überblick über das Frequenzspektrum der elektromagnetischen Wellen haben.
wissen und verstehen, dass in einer Welle Impuls und Energie transportiert wird.
wissen und verstehen, dass in einer Welle kein Materietransport stattfindet.
wissen und verstehen, wie die Energiestromdichte, die Intensität definiert ist.
den Zusammenhang zwischen der Intensität und der Amplitude einer Schwingungsgrösse kennen und anwenden können.
den Energietransport in einer elektromagnetischen Welle mit Hilfe des Poynting-Vektors beschreiben können.
die Abhängigkeit der Intensität einer elektromagnetischen Welle von der elektrischen und magnetischen Feldstärke kennen
für eine von einem punktförmigen Sender abgestrahlte Welle den Zusammenhang zwischen der Intensität und dem Abstand vom Sender kennen und verstehen.
die verschiedenen Wellenphänomene kennen und wissen, unter welchen Umständen sie auftreten.
das Prinzip der ungestörten Überlagerung von Wellen kennen und verstehen.
die Überlagerung zweier in gleiche Richtung bzw. gegeneinander laufender Wellen beschreiben können und verstehen.
wissen und verstehen, was Interferenz ist.
wissen und verstehen, was der Gangunterschied zweier Wellen ist.
wissen und verstehen, was konstruktive, destruktive Interferenz bedeutet.
wissen, wie eine Welle an einem festen/freien Ende eines Wellenträgers reflektiert wird.
verstehen, wie eine stehende Welle entsteht.
eine Eigenschwingung auf einem eindimensionalen Wellenträger als Überlagerung zweier entgegenlaufender Wellen verstehen.
Beispiele von stehenden Wellen kennen.
verstehen, dass sich auf einem endlichen Wellenträger nur bei bestimmten Frequenzen eine stehende Welle bzw. eine Eigenschwingung bildet.
den Zusammenhang zwischen der Länge eines eindimensionalen Wellenträgers und den Wellenlängen bzw. Frequenzen der möglichen Eigenschwingungen verstehen und anwenden können.
wissen und verstehen, was es braucht, damit eine Eigenschwingung aufrecht erhalten werden kann.
die Interferenz zweier schräg zueinander laufender gleicher Sinuswellen verstehen.
wissen, wie die Energie im Überkreuzungsbereich zweier Sinuswellen fliesst.
aus dem Interferenzbild zweier gleicher Sinuswellen die Wellenlänge bestimmen können.
wissen und verstehen, was Beugung ist.
den Zusammenhang zwischen der Ausprägung der Beugung und der Wellenlänge kennen.
wissen, dass Erscheinungen mit Wellencharakter auch Teilchencharakter besitzen und umgekehrt.
das Huygens'sche Prinzip verstehen und in einfacheren Beispielen anwenden können.
das Reflexionsgesetz kennen.
die Herleitung des Reflexionsgesetzes mit Hilfe des Huygens'schen Prinzips verstehen.
das Reflexionsgesetz in konkreten Problemstellungen anwenden können.
das Brechungsgesetz kennen.
die Herleitung des Brechungsgesetzes mit Hilfe des Huygens'schen Prinzips verstehen.
das Brechungsgesetz in konkreten Problemstellungen anwenden können.
das Phänomen Polarisation kennen und verstehen.
wissen, dass nur Transversalwellen polarisierbar sind.
drei Polarisationstypen kennen.
das Phänomen Dispersion kennen und verstehen.
das Phänomen Schwebung kennen und verstehen.
die mathematische Beschreibung einer Schwebung kennen und verstehen.
den Doppler-Effekt verstehen.
die Zusammenhänge zwischen gesendeter und wahrgenommener Frequenz beim Doppler-Effekt verstehen und anwenden können.

verstehen, dass das Licht Wellencharakter besitzt.
verstehen, wie beim Fresnel'schen Spiegelversuch die beobachteten Interferenzmuster zu Stande kommen.
wissen, dass Licht eine endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit hat.
Abrisse der Geschichte der Optik kennen.
wissen, dass Lichtwellen elektromagnetische Wellen sind.
die grosse Bedeutung von Interferenzerscheinungen für die phyikalische Forschung kennen.
wissen, dass sich jede Welle aus Sinuswellen verschiedener Amplituden, Wellenlängen und Richtungen zusammensetzen lässt.
wissen und verstehen, was die Kohärenzlänge einer Welle ist.
die Kohärenzlänge für ein einfacheres Gemisch von Sinuswellen bestimmen können.
den Zusammenhang zwischen der Kohärenzlänge einer Welle und der Zusammensetzung der Welle aus Sinuswellen verstehen.
wissen und verstehen, was die Kohärenzbreite einer Welle ist.
den Zusammenhang zwischen der Kohärenzbreite einer Welle und der Zusammensetzung der Welle aus Sinuswellen verstehen.
den Zusammenhang zwischen Interferenz und Kohärenz verstehen.
die Beugung einer Lichtwelle an einem Doppelspalt und das daraus resultierende Interferenzbild auf einem Bildschirm hinter dem Doppelspalt verstehen.
die Beugung einer Lichtwelle an einem Gitter und das daraus resultierende Interferenzbild auf einem Bildschirm hinter dem Gitter verstehen.
wissen und verstehen, dass die Beugung von Licht an einem Gitter ein Frequenzspektrum erzeugt.
den Zusammenhang zwischen der Wellenlänge und der Gitterkonstante bei der Beugung von Licht an einem Gitter anwenden können.
die Zerlegung von weissem Licht in verschiedene Farben verstehen.
die Farbaddition und -subtraktion verstehen und unterscheiden können.
das Farbensehen beim menschlichen Auge verstehen.
das Entstehen von Körperfarben verstehen.

Geometrische Optik

das Strahlenmodell des Lichtes als Idealisierung verstehen.
verstehen, was die Brechzahl eines Mediums ist.
das Reflexions- und das Brechungsgesetz zur Analyse und Lösung von konkreten Problemstellungen anwenden können.
das Phänomen Totalreflexion verstehen.
verstehen, wie Licht in einem Wellenleiter geleitet wird.
wissen, was ein Planspiegel, Hohlspiegel, Wölbspiegel, eine Sammellinse, Zerstreuungslinse ist.
wissen, was die optische Achse, der Brennpunkt einer Linse oder eines Spiegels ist.
den Strahlengang bei Spiegeln und Linsen kennen und verstehen.
die charakteristischen Strahlen bei Spiegeln und Linsen kennen.
die Bildentstehung bei Spiegeln und Linsen verstehen.
verstehen, was ein reelles, virtuelles, aufrechtes, umgekehrtes Bild ist.
die Linsengleichung verstehen und zur Analyse und Lösung von konkreten Problemstellungen anwenden können.

Radioaktivität

den Aufbau eines Atomes kennen.
das Experiment von Rutherford verstehen, welches die Existenz der Atomkerne beweist.
den Aufbau eines Atomkernes kennen.
wissen, was ein Nukleon ist.
die vier Grundwechselwirkungen der Natur kennen.
wissen, welche der vier Grundwechselwirkungen der Natur für den Zusammenhalt der Atomkerne verantwortlich ist.
verstehen, was ein Element ist.
die Begriffe "Ordnungszahl", "Neutronenzahl", "Nukleonenzahl" und "Atommasse" und deren Zusammenhang kennen und verstehen.
verstehen, was ein Nuklid ist.
ein Nuklid mit korrekter Notation bezeichnen können.
verstehen, wie die Stoffmengeneinheit Mol definiert ist.
verstehen, was ein Isotop ist.
verstehen, was die Bindungsenergie eines Systems ist.
den Begriff "Massendefekt" verstehen.
den Zusammenhang zwischen den Energieeinheiten Joule (J) und Elektronenvolt (eV) kennen.

wissen, aus welchem Teil des Atoms die radioaktiven Strahlen stammen.
den Unterschied zwischen natürlicher und künstlicher ionisierender Strahlung verstehen.
die drei wichtigsten radioaktiven Zerfallsarten kennen.
wissen, woraus Alpha-Strahlung besteht.
verstehen, wie sich ein Atomkern beim Alpha-Zerfall verändert.
wissen, woraus Beta-Plus- und Beta-Minus-Strahlung besteht.
verstehen, wie ein Beta-Teilchen beim Beta-Zerfall entsteht.
verstehen, wie sich ein Atomkern beim Beta-Plus- oder Beta-Minus-Zerfall verändert.
wissen, woraus Gamma-Strahlung besteht.
verstehen, inwiefern sich ein Atomkern beim Gamma-Zerfall verändert.
verstehen, wie die Aktivität eines radioaktiven Strahlers definiert ist.
die Masseinheit der Aktivität kennen.
den statistischen Charakter des radioaktiven Zerfalls verstehen.
das Zerfallsgesetz für den radioaktiven Zerfall verstehen und anwenden können.
verstehen, wie die Halbwertszeit definiert ist.
den Aufbau der Nuklidkarte verstehen.
mit Hilfe der Nuklidkarte Zerfallsreihen erkennen und aufstellen können.
die C-14-Methode zur Altersbestimmung in groben Zügen verstehen.

die Funktionsweise eines Geiger-Müller-Zählrohres verstehen.
mit dem Geiger-Müller-Zählrohr Messungen durchführen können.
den Begriff "Reichweite" und "Halbwertsdicke" verstehen.
die ungefähre Reichweite von Alpha-, Beta- und Gamma-Strahlung in Luft kennen.
wissen, wie Alpha-, Beta- und Gamma-Strahlung abgeschirmt werden kann.
die Wirkung eines Magnetfeldes auf Alpha-, Beta- und Gamma-Strahlung verstehen.
die Definitionen und die Zusammenhänge der Grössen "Energiedosis", "Dosisleistung", "Äquivalentdosis" und "Effektive Äquivalentdosis" kennen und verstehen.
die Masseinheit der Äquivalentdosis kennen.

den Unterschied zwischen direkter und indirekter biologischer Wirkung radioaktiver Strahlung verstehen.
den Unterschied zwischen nicht-stochastischen und stochastischen Effekten verstehen.
den Zusammenhang zwischen Dosis und Wirkung grob kennen.
wissen, aus welchen Anteilen sich die Strahlenbelastung in der Natur und in der Zivilisation zusammensetzt.
drei Strahlenschutzmethoden kennen.

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30.8.2010 tb