Protokoll der Physikstunde Datum : Raum : Zeit : 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.