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Hochschule intern (Login)Lehrveranstaltung Physik
Titel
Physik
Title (in english)
Physics
Kürzel (Prüfungsamt)
PH
Art der Lehrveranstaltung
Seminaristischer Unterricht (Pflichtfach)
gehört zu
Lehrende(r)
Sprache
Deutsch
Fakultät
Wird gehalten
im Wintersemester
empfohlenes Semester
Credits
5 CP
Semesterwochenstunden
4 SWS
zugehöriges Praktikum
2 SWS,
Praktikum Physik
Leistungsnachweis(e)
Lernziele
Die Studierenden ...
- verstehen das Messen und Auswerten einfacher mechanischer, optischer und Temperatur- und elektrischer Größen.
- sind in der Lage Wärmetransport in und an Bauelementen zu berechnen und auf Elektronik -Kühlsysteme anzuwenden und durch Auswerte-Rechnungen anzuwenden.
- beherrschen auch das Eintragen und Auswerten von temperaturabhängigen Größen in einer einfach logarithmischen grafischen Darstellung.
- beherrschen die Mechanismen der elektrischen Leitung in Halbleitern. Sie verstehen den Aufbau einer Halbleiter – Sperrschicht mit Anwendung in Diode und Transistor.
- haben einen Einblick in Beschaltung und Berechnung von Transistoren mit Arbeitswiderständen.
- verstehen den Aufbau einfacher optischer Geräte wie Hohlspiegel, Lichtleiter, Linse, Lupe und Kamera.
- verstehen den Aufbau einfacher wellenoptischer Effekte wie Beugung und Streuung sowie Anordnungen wie Doppelspalt und Gitterspektrometer.
Inhalt
-
Mechanik
- Kinematik der Drehbewegung:
Drehwinkel, Winkelgeschwindigkeit, Kreisbeschleunigung - Dynamik der geradlinigen Bewegung:
Kraftwirkungen an den Beispielen Trägheitskraft und Reibungskraft, Reibung, Impuls und Energie mit Erhaltungssätzen - Dynamik der Rotationsbewegung starrer Körper:
Rotationsenergie, Drehmoment, Drehimpuls, Kreisel mit Präzession
- Kinematik der Drehbewegung:
-
Schwingungen und Wellen
-
Schwingungen
- ideale elastische ungedämpfte Schwingung - Schwingungsenergie
- gedämpfte Schwingung, aperiodischer Grenzfall
- erzwungene Schwingungen, Resonanz
- gekoppelte Schwingungen
-
Mechanische Wellen
- eindimensionale Wellen - Wellengleichung
- Reflexion von Wellen - Überlagerung
- Stehende Wellen und Eigenschwingungen
-
Schwingungen
-
Schall, Akustik
- Schalldruck
- Schallleistung
- Schallpegel
- Bewerteter Schallpegel dB A
- Schalldämpfung
-
Wärmelehre und Thermodynamik
- Temperaturdefinition, Temperaturmessung, Thermoelektrischer Effekt, Thermoelement
- Verhalten von Körpern bei Temperaturänderung
- Wärmeenergie und Gastheorie: Wärme als Energie, Innere Energie, spezifische Wärme
- Energieerhaltung und erster Hauptsatz, allgemeine Zustandsänderung eines Gases, adiabatische Zustandsänderung
- Reale Gase und Dämpfe, Aggregatzustände, Dampfdruck und Boltzmann Faktor
- Transportvorgänge: Wärmeströmung, Wärmeleitung, Wärmestrahlung
- Zweiter Hauptsatz, Kreisprozesse und Wärmekraftmaschinen
-
Beispiele aus der Festkörperphysik
- Kristallgitter Halbleiter
- Energiebänder der Elektronenzustände
- Unterscheidung von Leiter, Isolator und Halbleiter
- Valenzband und Leitungsband der Elektronen im Festkörper
- Energielücke der Elektronenbänder
- Reiner Halbleiter, Eigenleitung , thermische Anregung
- Dotierter Halbleiter, Massenwirkungsgesetz, N-Leitung, P-Leitung
- P-N-Übergang, Sperrschicht
- Ideale Diode
- Diffusionsspannung des P-N-Überganges
- Diffusionsstrom und Feldstrom im Halbleiter
- Fotoeffekt im Halbleiter
- Luminiszenzdiode, III- V- Halbleiter
- Fotovoltaischer Effekt, Fotodiode, Fotostrom
-
Transistoren
- Bipolarer Transistor
- Feldeffekttransistor
- Beschaltung
- Arbeitswiderstand
- Kippschaltung mit Transistoren
-
Optik
- Strahlenoptik, Brechung, Reflexion, Lichtleiter, Linsen, einfache optische Apparate
-
Wellenoptik
- Beugung und Brechung
- Interferenz
- Anwendung Datenübertragung mit Lichtleitfaser
- Spektrometer
- Polarisiertes Licht mit Anwendung Spannungsoptik
Literatur
- Dobrinski/Krakau/Vogel (1988): Physik für Ingenieure; Teubner Verlag, 7. Auflage
- Eichler, J. (1993): Grundlagen Physik; Vieweg Verlag, 1.Auflage
- Dörr: Physik-Aufgaben; ca.700 Aufgaben, Oldenbourg-Verlag
- Mende-Simon: Physik: Gleichungen, Tabellen; Fachbuchverlag Leipzig, 10.Auflage
- Schaum, D.: Physik; Prüfungsvorbereitung, McGraw-Hill Verlag Düsseldorf
Arbeitsaufwand
- Präsenzzeit: 6 SWS / 67,5 h
- Vor- und Nachbereitung: 142,5 h
Voraussetzungen
Mathematische Grundkenntnisse (fachgebundene Hochschulreife)
Form der Wissensvermittlung
Seminaristischer Unterricht, Übungen, Praktikum