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Bezug zum Kernlehrplan
Grundkurs Qualifikationsphase
Inhaltliche Schwerpunkte
Die in diesem Kapitel "Fadenstrahlrohr und e/m-Bestimmung" behandelten Inhalte beziehen sich hauptsächlich auf die folgenden im Kernlehrplan genannten inhaltlichen Schwerpunkte des Inhaltsfelds "Klassische Wellen und Teilchen in Feldern":
- Teilchen in Feldern: elektrische und magnetische Felder; elektrische Feldstärke, elektrische Spannung; magnetische Flussdichte; Bahnformen von geladenen Teilchen in homogenen Feldern.
Konkretisierte Kompetenzerwartungen
Laut Kernlehrplan sollen Schülerinnen und Schüler im Grundkurs am Ende der Qualifikationsphase folgende Kompetenzen beherrschen, auf die sich die Materialien auf den folgenden Seiten beziehen. In den Klammern stehen die im Kernlehrplan aufgewiesenen Bezüge zu den übergeordneten Kompetenzerwartungen, die hier zu finden sind.
Sachkompetenz:
Die Schülerinnen und Schüler
- beschreiben Eigenschaften und Wirkungen homogener elektrischer und magnetischer Felder und erläutern die Definitionsgleichungen der elektrischen Feldstärke und der magnetischen Flussdichte (S2, S3, E6),
- berechnen Geschwindigkeitsänderungen von Ladungsträgern nach Durchlaufen einer elektrischen Spannung (S1, S3, K3),
- erläutern am Fadenstrahlrohr die Erzeugung freier Elektronen durch den glühelektrischen Effekt, deren Beschleunigung beim Durchlaufen eines elektrischen Felds sowie deren Ablenkung im homogenen magnetischen Feld durch die Lorentzkraft (S4, S6, E6, K5).
Erkenntnisgewinnungskompetenz:
Die Schülerinnen und Schüler
- modellieren mathematisch die Beobachtungen am Fadenstrahlrohr und ermitteln aus den Messergebnissen die Elektronenmasse (E4, E9, K7),
- erläutern Experimente zur Variation elektrischer Einflussgrößen und deren Auswirkungen auf die Bahnformen von Ladungsträgern in homogenen elektrischen und magnetischen Feldern (E2, K4),
- wenden eine Messmethode zur Bestimmung der magnetischen Flussdichte an (E3, K6),
- erschließen sich die Funktionsweise des Zyklotrons auch mithilfe von Simulationen (E1, E10, S1, K1).
Leistungskurs Qualifikationsphase
Inhaltliche Schwerpunkte
Die in diesem Kapitel "Fadenstrahlrohr und e/m-Bestimmung" behandelten Inhalte beziehen sich hauptsächlich auf die folgenden im Kernlehrplan genannten inhaltlichen Schwerpunkte des Inhaltsfelds "Ladungen, Felder und Induktion":
- Elektrische Ladungen und Felder: Ladungen, elektrische Felder, elektrische Feldstärke; elektrische Spannung, magnetische Felder, magnetische Flussdichte
- Bewegungen in Feldern: geladene Teilchen in elektrischen Längs- und Querfeldern; Lorentzkraft; geladene Teilchen in gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern
Konkretisierte Kompetenzerwartungen
Laut Kernlehrplan sollen Schülerinnen und Schüler im Leistungskurs am Ende der Qualifikationsphase folgende Kompetenzen beherrschen, auf die sich die Materialien auf den folgenden Seiten beziehen. In den Klammern stehen die im Kernlehrplan aufgewiesenen Bezüge zu den übergeordneten Kompetenzerwartungen, die hier zu finden sind.
Sachkompetenz:
Die Schülerinnen und Schüler
- beschreiben Eigenschaften und Wirkungen homogener elektrischer und magnetischer Felder und erläutern die Definitionsgleichungen der elektrischen Feldstärke und der magnetischen Flussdichte (S2, S3, E6),
- erläutern die Bestimmung der Elektronenmasse am Beispiel des Fadenstrahlrohrs mithilfe der Lorentzkraft sowie die Erzeugung und Beschleunigung freier Elektronen (S4, S5, S6, E6, K5).
Erkenntnisgewinnungskompetenz:
Die Schülerinnen und Schüler
- modellieren mathematisch Bahnformen geladener Teilchen in homogenen elektrischen und magnetischen Längs- und Querfeldern sowie in orthogonal gekreuzten Feldern (E1, E2, E4, S7),