Experiment – die Ampèresche Stromwaage Prinzip Die Kraft, die auf

Experiment – die Ampèresche Stromwaage
2. Teilversuch – Veränderung der Leiterschleifenlänge l
Abhängigkeit der magnetischen Kraft F m von der Leiterschleifenlänge
bei gleichbleibendem Leiterstrom IL = 1,005A
Prinzip
Die Kraft, die auf einen stromführenden Leiter in einem gleichförmigen
magnetischen Feld (Lorentz Kraft) wirkt, kann mit einer Waage bestimmt Auswertung
werden.
1.
Leiterstrom I in A
0,237
0,554
0,843
0,011
Versuchsaufbau
magnetische Kraft F in N
0,005
0,0075
Eine Leiterschleife mit einer bekannten Leiterschleifenläge l wird an eine
0,03
Stromwaage gehangen, sodass sich die komplette Länge der
0,025
Leiterschleife zwischen einer Hufeisen-Feldspule befindet. Anschließend
Fm ~ IL
0,02
werden die Kabel und Spannungsquellen angeschlossen und die
0,015
Waage ins Gleichgewicht gebracht bzw. „die Null eingestellt“.
Der Quotient F/I ist konstant
1,22
0,015
2,04
0,024
0,01
0,005
0
2.
0
Leiterschleifenlänge l in m
magnetische Kraft F in N
0,05
0,011
0,5
0,025
0,006
1
1,5
2
2,5
0,0125
0,002
0,012
Fm ~ L
Durchführung
Der Feldstrom und damit die Stärke des Magnetischen Feldes wird
Der Quotient F/L ist konstant
während des gesamten Versuchs nicht verändert.
Fließt nun Strom der Stromstärke IL durch die Leiterschleife erfahren die
Ladungsträger eine Kraft und die Leiterschleife bewegt sich noch oben
Gesamt:
oder nach unten (Polung beachten). Diese Auslenkung wird mit der
Waage wieder angeglichen. Die Differenz der „Nulleinstellung“ und dem Daraus folgt:
anschließend abgelesenden Wertes, ist die magnetische Kraft F m.
Fm = IL * L * B
und
1.Teilversuch – Veränderung der Stromstärke IL
Abhängigkeit der magnetischen Kraft Fm vom Leiterstrom IL bei
gleichbleibender Leiterlänge l = 0,05m.
0,01
0,008
0,006
0,004
0,002
0
0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05 0,055
 B ist also eine vom Leiterstrom und der Leiterlänge unabhängige
Größe ist, die zur Beschreibung der Stärke eines magnetischen Feldes
geeignet ist.
Man nennt sie magnetische Flussdichte B mit der Einheit [B]=1 N/Am.