07.08.2008 - bei heidingers.de

Protokoll der Physikstunde
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Protokollant :
Anwesende :
Stundenthema:
Donnerstag, der 7.8.2008
Physiksaal 1
8:15 Uhr bis 9:45 Uhr
Max Görtz
Leistungskurs Physik der MSS 12 und Herr Heidinger
1. Kraftwirkung auf einen stromdurchflossenen Leiter
2. Magnetische Feldstärke
1. Versuch zum stromdurchflossenen Leiter
1.1 Versuch
Legende: - Vektor B ist die Richtung, in welche die
Magnetfeldstärke wirkt
- Vektor F beschreibt die Richtung der Kraft, die die
Leiterschaukel erfährt
1.2 Durchführung
Die Leiterschaukel ist durch ein Stativ befestigt und hängt
zwischen dem Hufeisenmagneten.
Der stromdurchflossener Leiter befindet sich im homogenen
Magnetfeld eines Hufeisenmagnetes.
1.3 Beobachtung
Sobald der Stromkreis geschlossen wird, wird der Leiter durch
eine Kraft F abgelenkt. Der Leiter kehrt erst in die
Ausgangsposition zurück, wenn der Stromkreis unterbrochen ist.
1.4 UVW – Regel
Buchstabe
U
V
W
Legende:
U = Ursache
Darstellung
rechte Hand
Zeigefinger
Mittelfinger
Bedeutung
Dauerstrom
Magnetfeld
Kraft
V = Vermutung
W = Wirkung
1.5 Erklärung
Der Strom fließt in die Zeichnung. Das radiale Feld (grün) des
Leiters überlagert sich mit dem homogenen Magnetfeld
(schwarz) und wird somit verstärkt.
Überlagerung
Die Bewegung (Kraft) versucht die Inhomogenität wieder
auszugleichen. Da das Magnetfeld (violett) das Bestreben hat
wieder homogen zu sein, wird der Leiter aus dem Magnetfeld
gedrückt (roter Pfeil).
1.6 Ergebnis
Auf einen elektrischen Leiter wirkt im äußeren Magnetfeld
senkrecht zum Leiter eine Kraft F:
Legende:
F = Kraft
I = Stromfließrichtung
B = Magnetfeld
2. Magnetische Feldstärke
2.1 Messgrößen für die Stärke des Feldes
Die Kraft auf den Leiter des Feldes ist umso größer, je :
- größer die Feldstärke B ist
- größer die Stromstärke I ist
- länger der Leiter l innerhalb des Magnetfeldes ist
F~B*I*l
1.2 Messvorschrift für B
B~
F
I*l
B wird als neue Größe festgelegt:
B=
F
I*l
l = Leiterlänge (senkrecht zu B)
I = Strom durch Leiter
F = Kraft auf den Leiter (Lorenzkraft)
1.2 Einheit
[B]=
[F]
=
[I]*[l]
1N
A *m
= 1 kg m/s²
1A * 1 m
= 1
kg
A s²
= 1 Tesla = 1T
1.3 Messapparatur „Stromwaage“
Gegengewicht
DC
Waage
Amperemeter
Leiter
Der Leiter wird in ein homogenes Magnetfeld abgesenkt, sodass die
Magnetfeldlinien senkrecht zum Leiter stehen. Dadurch wird der
Leiter durch eine Kraft nach unten abgelenkt, da das Magnetfeld das
Bestreben hat wieder homogen zu sein. Danach wird das
Gegengewicht solange erhöht bis der Leiter in seiner
Ausgangsposition ist. Nun wird die Stromstärke gemessen und das
Gegengewicht abgelesen.