Messung der Kraft auf Leiter im Magnetfeld mit der Stromwaage

Physik GK12
Stromwaage
Messung der Kraft auf Leiter im Magnetfeld mit der Stromwaage
Quelle: http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph12/versuche/02stromw/stromwagvers.htm
Versuchsaufbau:
(dient nur zur Erzeugung eines
homogenen Magnetfelds)
Eine Leiterschleife mit bekannter Leiterlänge l wird an die Stromwaage gesteckt und so in den Spalt
der Feldspule gebracht, dass sich die Leiterlänge vollständig im Spuleninneren möglichst in der
Mitte befindet und senkrecht zur Spulenachse ausgerichtet ist. Nun bringt man durch ein
Ausgleichsgewicht den Waagebalken ins Gleichgewicht und gibt auf die Federwaage durch drehen
am Rädchen eine geringe Vorspannung. Dann schiebt man den Nullpunktschieber er Federwaage so,
dass dieser auf 0,0 mN steht. Diese Stellung wird über den Lichtzeiger an einer Marke an der Wand
fixiert (Tesaband, Bleistift, Kreide). Der Feldstrom und damit das Magnetfeld wird während des
gesamten Versuchs nicht geändert.
Begründung:
Der Waagebalken soll während des gesamten Versuchs das Gewicht der Leiterschleife halten und deren Stellung sollte
während des gesamten Versuchs immer an der gleichen Stelle im Magnetfeld bleiben. Auf diese Weise spielen einerseits
Inhomogenitäten des Magnetfeldes keine Rolle und andererseits wird mit der Federwaage nur die zusätzliche
magnetische Kraft auf die Leiterschleife ausgeglichen und gemessen. Würde man die Leiterschelife direkt an deie
Federwaage hängen, müsste man eine für deas Gesamtgewicht der Leiterschleife (im 100 mN - Bereich) geeignete
Federwaage verwenden, die 100 fach gröber misst als die verwendete, die im mN-Bereich misst.
Versuchsdurchführung:
Man lässt bei eingeschaltetem Magnetfeld durch den Leiter Strom fließen, wobei zunächst die
Leiterschleife mit dem Waagebalken aus dem Gleichgewicht nach unten gezogen wird. Durch
Drehen am Rädchen zieht man die Federwaage so lange hoch, bis der Lichtzeiger wieder seine
Anfangsstellung einnimmt. Nun kann man die die magnetische Kraft kompensierende Kraft an der
Federwaage ablesen.
Es werden zwei Versuchsreihen durchgeführt:
Physik GK12
Stromwaage
1. Teilversuch: Abhängigkeit der magnetischen Kraft F m vom Leiterstrom I L bei
gleichbleibender Leiterlänge (l = 4 cm)
I in A
F in mN
Ergebnis: ___________________________________________________________________________
2. Teilversuch: Abhängigkeit der magnetischen Kraft F m von der Leiterlänge bei
gleichbleibendem Leiterstrom I L (I = _______ A)
l in cm
F in mN
Ergebnis: ___________________________________________________________________________