Festkörperphysik lernen: Quizfragen und Übungen für Maschinenbau-Studierende

Question 1

Welche Aussage über die Kristallstruktur von Metallen ist zutreffend?

Accepted Answer

Die Kristallstruktur von Metallen beeinflusst ihre mechanischen Eigenschaften.

Answer

Metalle kristallisieren nur in einem kubisch flächenzentrierten Gitter.

Answer

Die hexagonal dichteste Packung ist eine Form der kubisch raumzentrierten Struktur.

Question 2

Welche Eigenschaft trifft auf kubisch raumzentrierte (krz) Kristallstrukturen zu?

Accepted Answer

Jedes Atom hat 8 nächste Nachbarn

Answer

Dichteste Kugelpackung

Answer

Isotropie

Answer

Gute elektrische Leitfähigkeit

Question 3

Welche Kristallstruktur weist die höchste Symmetrie auf?

Accepted Answer

Kubisch flächenzentriert (fcc)

Answer

Hexagonal dichteste Kugelpackung (hcp)

Answer

Kubisch innenzentriert (bcc)

Answer

Rhomboedrisch

Question 4

Was beschreibt der Bandabstand in einem Halbleitermaterial?

Accepted Answer

Die Energiedifferenz zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband

Answer

Die Energiedifferenz zwischen dem Atomkern und der Elektronenhülle

Answer

Die Energie, die benötigt wird, um ein Elektron aus einem Festkörper herauszulösen

Answer

Die Energie, die ein Elektron abgibt, wenn es in ein Halbleitermaterial eintritt

Question 5

Welcher Effekt ist für die elektrische Leitfähigkeit von Metallen verantwortlich?

Accepted Answer

Die Bewegung freier Elektronen

Answer

Die Bewegung von Ionen

Answer

Die Bewegung von Atomen

Answer

Die Bewegung von Molekülen

Question 6

Was ist die Debye-Temperatur eines Festkörpers?

Accepted Answer

Die Temperatur, bei der alle Atome im Festkörper schwingen

Answer

Die Temperatur, bei der der Festkörper schmilzt

Answer

Die Temperatur, bei der der Festkörper seine spezifische Wärme verliert

Answer

Die Temperatur, bei der der Festkörper supraleitend wird

Question 7

Was ist die Bedeutung des Hall-Effekts in Halbleitermaterialien?

Accepted Answer

Ermittlung der Ladungsträgerkonzentration

Answer

Ermittlung der Driftgeschwindigkeit der Ladungsträger

Answer

Ermittlung der elektrischen Feldstärke

Answer

Ermittlung der magnetischen Induktion

Question 8

Welche der folgenden Größen ist eine intensive Größe, die nicht von der Menge des Stoffes abhängt?

Accepted Answer

Temperatur

Answer

Masse

Answer

Volumen

Answer

Druck

Question 9

Welcher physikalische Effekt beschreibt die Abnahme des elektrischen Widerstands eines Leiters bis nahe Null mit sinkender Temperatur, was zu einem supraleitenden Zustand führt?

Accepted Answer

Supraleitung

Answer

Photoleitfähigkeit

Answer

Pyroelektrizität

Answer

Piezoelektrizität

Question 10

Welche der folgenden Aussagen über die thermische Ausdehnung von Festkörpern ist korrekt?

Accepted Answer

Sie kann sowohl positiv als auch negativ sein.

Answer

Sie nimmt mit steigender Temperatur ab.

Answer

Sie ist bei allen Festkörpern gleich.

Answer

Sie ist unabhängig von der Kristallstruktur.

Question 11

Was ist ein charakteristisches Merkmal eines Halbleiters?

Accepted Answer

Elektrische Leitfähigkeit zwischen der eines Leiters und eines Nichtleiters

Answer

Hohe elektrische Leitfähigkeit

Answer

Geringe thermische Leitfähigkeit

Answer

Keine Abhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit von der Temperatur

Question 12

Was ist der grundlegende Unterschied zwischen einem amorphen und einem kristallinen Festkörper?

Accepted Answer

Kristalline Festkörper haben eine regelmäßige Anordnung von Atomen, während amorphe Festkörper eine unregelmäßige Anordnung haben.

Answer

Amorphe Festkörper haben eine regelmäßige Anordnung von Atomen, während kristalline Festkörper eine unregelmäßige Anordnung haben.

Answer

Amorphe Festkörper sind isotrop, während kristalline Festkörper anisotrop sind.

Answer

Kristalline Festkörper sind isotrop, während amorphe Festkörper anisotrop sind.

Question 13

Was ist der Hall-Effekt?

Accepted Answer

Die Entstehung einer elektrischen Spannung senkrecht zu einem Strom und einem Magnetfeld in einem Festkörper

Answer

Die Entstehung einer magnetischen Spannung parallel zu einem Strom und einem Magnetfeld in einem Festkörper

Answer

Die Entstehung eines elektrischen Stroms senkrecht zu einem Magnetfeld und einem Temperaturgradienten in einem Festkörper

Answer

Die Entstehung einer magnetischen Spannung parallel zu einem Temperaturgradienten und einem elektrischen Strom in einem Festkörper

Question 14

Welche der folgenden Aussagen über die Kristallstruktur ist korrekt?

Accepted Answer

Kristalle besitzen eine regelmäßige, sich wiederholende Anordnung von Atomen.

Answer

Kristalle haben eine ungeordnete Anordnung von Atomen.

Answer

Kristalle sind immer isotrop.

Answer

Kristalle weisen gelegentlich sowohl kristalline als auch amorphe Strukturen auf.

Question 15

Welcher der folgenden Defekte in Festkörpern bewirkt eine Zunahme der elektrischen Leitfähigkeit?

Accepted Answer

Zwischengitteratome

Answer

Leerstellen

Answer

Versetzungen

Answer

Korngrenzen

Question 16

Welcher Effekt ist für die spontane Magnetisierung von Ferromagneten unterhalb ihrer Curie-Temperatur verantwortlich?

Accepted Answer

Austauschwechselwirkung

Answer

Dipol-Dipol-Wechselwirkung

Answer

Kristallfeldaufspaltung

Answer

Spin-Bahn-Kopplung

Question 17

Welcher Parameter bestimmt hauptsächlich die elektrische Leitfähigkeit von Halbleitern?

Accepted Answer

Dotierungsgrad

Answer

Fermi-Energie

Answer

Bandlücke

Answer

Kristallstruktur

Question 18

In welchem der folgenden Festkörpertypen erfolgt die Phononenstreuung hauptsächlich an Korngrenzen?

Accepted Answer

Polykristalle

Answer

Einkristalle

Answer

Amorphe Festkörper

Answer

Quasikristalle

Question 19

Beschreibe die Nanotechnologie in einem Satz so prägnant wie möglich.

Accepted Answer

Die Nanotechnologie befasst sich mit Materialien und Strukturen im Nanomaßstab.

Answer

Die Nanotechnologie findet ausschließlich in der Elektronik Anwendung.

Answer

Die Nanotechnologie hat keine Auswirkungen auf die medizinische Forschung.

Answer

Die Nanotechnologie ist nur ein theoretisches Forschungsgebiet ohne praktische Anwendungsmöglichkeiten.

Question 20

Welcher Defekttyp in Halbleitern führt zu Donor-Niveaus?

Accepted Answer

Zwischengitteratome

Answer

Leerstellen

Answer

Korngrenzen

Answer

Versetzungen

Question 21

Welche der folgenden Aussagen über Phononen ist falsch?

Accepted Answer

Existieren nur bei sehr tiefen Temperaturen.

Answer

Sind Quanten der Gitterschwingungen.

Answer

Können sich im Festkörper ausbreiten.

Answer

Sind für die Wärmeleitung in Festkörpern verantwortlich.

Question 22

Welche Größe ist die reziproke Gitterkonstante?

Accepted Answer

a*

Answer

a

Answer

b

Answer

c

Question 23

Welcher Mechanismus ist für die elektrische Leitfähigkeit in Metallen verantwortlich?

Accepted Answer

Drift freier Elektronen

Answer

Diffusion von Löchern

Answer

Rekombination von Elektronen und Löchern

Answer

Oberflächenleitung

Question 24

Welche Aussage über die Kristallstruktur von Festkörpern ist korrekt?

Accepted Answer

Kristalle sind regelmäßig angeordnete Einheiten.

Answer

Kristalle besitzen keine geordnete Struktur.

Answer

Kristalle sind ausschließlich in Metallen zu finden.

Question 25

Welche Wechselwirkung ist für den Zusammenhalt in Festkörpern primär verantwortlich?

Accepted Answer

Coulomb-Wechselwirkung

Answer

Magnetische Wechselwirkung

Answer

Gravitationswechselwirkung

Answer

Kernkraft

Question 26

Welcher Festkörpertyp zeichnet sich durch frei bewegliche Ladungsträger aus?

Accepted Answer

Metall

Answer

Supraleiter

Answer

Halbleiter

Answer

Isolator

Question 27

Welche Aussage zur thermischen Leitfähigkeit von Festkörpern ist richtig?

Accepted Answer

Metalle weisen eine hohe thermische Leitfähigkeit auf.

Answer

Isolatoren haben eine bessere thermische Leitfähigkeit als Metalle.

Answer

Gase haben eine höhere thermische Leitfähigkeit als Festkörper.

Answer

Die thermische Leitfähigkeit eines Festkörpers ändert sich nicht mit der Temperatur.

Question 28

Welches Phänomen beschreibt den Übergang eines Festkörpers in seinen flüssigen Zustand?

Accepted Answer

Schmelzen

Answer

Kondensation

Answer

Sublimation

Answer

Verdampfen

Question 29

Welche Eigenschaft beschreibt das Verhalten eines Festkörpers, sich zu verformen, aber nach Ende der Belastung wieder seine ursprüngliche Form anzunehmen?

Accepted Answer

Elastizität

Answer

Zähigkeit

Answer

Plastizität

Answer

Härte

Question 30

Welches Material ist ein Beispiel für einen piezoelektrischen Festkörper?

Accepted Answer

Quarz

Answer

Aluminium

Answer

Eisen

Answer

Kupfer

Question 31

Welche Anwendung nutzt die ferromagnetischen Eigenschaften von Festkörpern?

Accepted Answer

Elektromotor

Answer

Solarzelle

Answer

Transistor

Answer

Leuchtdiode

Question 32

Welcher Prozess wird genutzt, um Halbleitermaterialien herzustellen?

Accepted Answer

Dotierung

Answer

Schweißen

Answer

Legierung

Answer

Kristallisation

Question 33

Welche Eigenschaft ist charakteristisch für Supraleiter?

Accepted Answer

Verschwindender elektrischer Widerstand

Answer

Hohe thermische Leitfähigkeit

Answer

Paramagnetismus

Question 34

Welche der folgenden Aussagen über die Kristallstruktur von Festkörpern trifft zu?

Accepted Answer

Sie ist durch eine regelmäßige Anordnung von Atomen, Ionen oder Molekülen gekennzeichnet.

Answer

Sie ist immer kubisch.

Answer

Sie kann nur in zweidimensionalen Strukturen existieren.

Question 35

Welche Anwendung nutzt die piezoelektrischen Eigenschaften von Festkörpern?

Accepted Answer

Sensoren

Answer

Leuchtdioden

Answer

Transistoren

Answer

Solarzellen

Question 36

Was ist der Hall-Effekt?

Accepted Answer

Die Entstehung einer elektrischen Spannung senkrecht zu einem Magnetfeld und einem elektrischen Strom in einem Leiter.

Answer

Die Erzeugung einer elektrischen Spannung parallel zu einem Magnetfeld und einem elektrischen Strom in einem Leiter.

Question 37

Welcher der folgenden Stoffe hat einen hohen elektrischen Widerstand und ist ein guter Isolator?

Accepted Answer

Diamant

Answer

Silizium

Answer

Aluminium

Answer

Kupfer

Question 38

Was beschreibt die Debye-Temperatur?

Accepted Answer

Die Temperatur, bei welcher die spezifische Wärmekapazität eines Festkörpers ihr Maximum erreicht

Answer

Die Temperatur, bei welcher ein Festkörper verdampft

Answer

Die Temperatur, bei welcher ein Festkörper schmilzt

Answer

Die Schmelztemperatur eines Metalls

Question 39

Welche Eigenschaft ist eine intrinsische Charakteristik eines Festkörpers?

Accepted Answer

Bandlücke

Answer

Elektrische Leitfähigkeit

Answer

Wärmeleitfähigkeit

Answer

Magnetische Suszeptibilität

Question 40

Was ist die physikalische Natur eines Phonons?

Accepted Answer

Ein Quasiteilchen, das Gitterschwingungen in einem Festkörper beschreibt

Answer

Ein Atom, das sich in einem Festkörper bewegt

Answer

Ein Elektron, das sich in einem Festkörper bewegt

Question 41

Welche Eigenschaft macht Supraleiter einzigartig?

Accepted Answer

Verlustfreier elektrischer Stromfluss unterhalb einer kritischen Temperatur

Answer

Geringe Wärmeleitfähigkeit

Answer

Hoher elektrischer Widerstand

Question 42

Was ist der Bragg-Winkel in der Röntgenbeugung?

Accepted Answer

Der Winkel, bei dem Röntgenstrahlen konstruktiv von den Atomen eines Kristalls gestreut werden

Answer

Der Winkel, bei dem Röntgenstrahlen von der Oberfläche eines Kristalls reflektiert werden

Answer

Der Winkel, bei dem Röntgenstrahlen durch einen Kristall hindurchgehen

Question 43

Was charakterisiert ein piezoelektrisches Material?

Accepted Answer

Es erzeugt eine elektrische Spannung bei mechanischer Belastung

Answer

Es kann sowohl elektrische als auch mechanische Energie speichern

Answer

Es erzeugt eine mechanische Bewegung bei elektrischer Spannung

Question 44

Welche Größe beschreibt die Steifigkeit eines Festkörpers?

Accepted Answer

Elastizitätsmodul

Answer

Dichte

Answer

Magnetische Suszeptibilität

Answer

Wärmeleitfähigkeit

Question 45

Welcher der folgenden Stoffe ist ein Halbleiter mit einer Bandlücke im Bereich von 1,1 eV?

Accepted Answer

Silizium

Answer

Graphit

Answer

Eisen

Answer

Gold

Question 46

Wie wird der Phasenumwandlungspunkt zwischen Festkörper und Flüssigkeit bezeichnet?

Accepted Answer

Schmelzpunkt

Answer

Taupunkt

Answer

Gefrierpunkt

Answer

Siedepunkt

Question 47

Welches Gesetz beschreibt die proportionale Abhängigkeit der Ausdehnung eines Festkörpers von seiner Temperatur?

Accepted Answer

Gesetz von Grüneisen

Answer

Gesetz von Ampère

Answer

Gesetz von Coulomb

Answer

Gesetz von Ohm

Question 48

Welche der folgenden Eigenschaften ist das Hauptmerkmal eines Supraleiters?

Accepted Answer

Verschwindender elektrischer Widerstand

Answer

Dichte Kristallstruktur

Answer

Hoher Schmelzpunkt

Answer

Geringes Wärmeleitvermögen

Question 49

Was sind Phononen?

Accepted Answer

Quasiteilchen, die thermische Energie in Festkörpern transportieren

Answer

Teilchen, die für die elektrische Leitfähigkeit verantwortlich sind

Answer

Elementarteilchen

Question 50

In welcher Anwendung werden die piezoelektrischen Eigenschaften von Festkörpern genutzt?

Accepted Answer

Ultraschallwandler

Answer

Transistoren

Answer

Leuchtdioden

Answer

Solarzellen

Question 51

Welche der folgenden Aussagen beschreibt den Begriff der Elastizitätskonstanten?

Accepted Answer

Maßzahlen für die Steifigkeit eines Festkörpers

Answer

Nur für isotrope Materialien definiert

Answer

Unabhängig von der Temperatur

Answer

Dimensionslos

Question 52

Welche der folgenden Materialien ist ein Halbleiter?

Accepted Answer

Silizium

Answer

Aluminium

Answer

Kupfer

Question 53

Welche der folgenden Anwendungen nutzt die piezoelektrischen Eigenschaften von Festkörpern?

Accepted Answer

Ultraschallwandler

Answer

Batterien

Answer

Transistoren

Answer

Solarzellen

Question 54

Welche der folgenden Aussagen über Supraleiter ist korrekt?

Accepted Answer

Sie weisen bei sehr niedrigen Temperaturen keinen elektrischen Widerstand auf.

Answer

Sie werden ausschließlich in Metallen gefunden.

Answer

Sie sind immer magnetisch

Question 55

Welche der folgenden Formeln beschreibt das Ohmsche Gesetz?

Accepted Answer

U = R * I

Answer

F = m * a

Answer

P = V * I

Question 56

Welche Einheit wird zur Messung der elektrischen Ladung verwendet?

Accepted Answer

Coulomb (C)

Answer

Joule (J)

Answer

Newton (N)

Answer

Volt (V)

Question 57

Wodurch zeichnet sich die Kristallstruktur eines Festkörpers aus?

Accepted Answer

Regelmäßige Anordnung von Teilchen in einem definierten Gitter

Answer

Strukturierte Anordnung von Teilchen in einer Ebene

Answer

Unregelmäßige Anordnung von Teilchen ohne definierte Struktur

Question 58

Welcher Faktor beeinflusst die elektrische Leitfähigkeit eines Festkörpers am stärksten?

Accepted Answer

Bandstruktur und Beweglichkeit der Ladungsträger

Answer

Temperatur

Answer

Mechanische Spannung

Answer

Kristallgröße

Question 59

Welcher Festkörpertyp leitet Strom besonders gut?

Accepted Answer

Metall

Answer

Amorpher Festkörper

Answer

Ionenkristall

Answer

Kovalent gebundener Feststoff

Question 60

Wie verhält sich die thermische Ausdehnung eines Festkörpers in der Regel?

Accepted Answer

Sie ist proportional zur Temperaturerhöhung

Answer

Sie ist umgekehrt proportional zur Temperaturerhöhung

Answer

Sie ist unabhängig von der Temperaturänderung

Answer

Sie tritt nur bei niedrigen Temperaturen auf

Question 61

Welcher Festkörpertyp hat die höchste Schmelztemperatur?

Accepted Answer

Diamant

Answer

Kupfer

Answer

Natrium

Answer

Eis

Question 62

Was beschreibt den piezoelektrischen Effekt?

Accepted Answer

Entstehung einer elektrischen Spannung durch mechanische Verformung

Answer

Änderung der elektrischen Leitfähigkeit durch mechanische Verformung

Answer

Entstehung einer mechanischen Verformung durch elektrische Spannung

Question 63

Welcher Festkörpertyp wird in Solarzellen eingesetzt?

Accepted Answer

Halbleiter

Answer

Keramik

Answer

Metall

Answer

Polymer

Question 64

Welcher Festkörpertyp ist ein Supraleiter?

Accepted Answer

Niob-Titan-Legierung bei sehr tiefen Temperaturen

Answer

Aluminium bei Raumtemperatur

Answer

Kupfer bei tiefen Temperaturen

Answer

Silizium bei hohen Temperaturen