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KRG NW, Physik Klasse 10, Elektrostatik, Fachlehrer Stahl Seite 1 Experiment: Der Ørsted-Versuch (1) Versuchsziel: Der Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus wird deutlich. Versuchsaufbau/- zubehör: Versuchsdurchführung: Fließt ein Strom durch den Leiter, stellt sich die Kompassnadel senkrecht zum Leiter ein. Versuchserklärung: Der von Strom durchflossene elektrische Leiter ist von einem Magnetfeld umgeben, an dem sich die Kompassnadel orientiert. Welche Form hat das Magnetfeld? Versuchsergebnis: Ein stromdurchflossener Leiter ist von kreisförmigen geschlossenen magnetischen Feldlinien umgeben. Anders als beim Permanentmagneten beginnen diese Feldlinien nicht (vereinbarungsgemäß) beim Nordpol eines Magneten und sie enden nicht an dessen Südpol, sondern sie haben weder Anfang noch Ende. Strom fließt Strom fließt aus der Zeichenebene heraus in die Zeichenebene hinein (Pfeilspitze von vorne gesehen) (Pfeilspitze von hinten gesehen) Anmerkung: Es genügen maximal 10 V Gleichspannung, doch fließt ein großer Kurzschlussstrom, so dass rasch die Sicherung der elektrischen Quelle anspricht! Der Leiter sollte in O-W-Richtung, keinesfalls in N-S-Richtung aufgebaut werden!

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KRG NW, Physik Klasse 10, Elektrostatik, Fachlehrer Stahl Seite 1

Experiment: Der Ørsted-Versuch (1) Versuchsziel:

Der Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus wird deutlich.

Versuchsaufbau/-zubehör:

Versuchsdurchführung:

Fließt ein Strom durch den Leiter, stellt sich die Kompassnadel senkrecht zum Leiter ein.

Versuchserklärung:

Der von Strom durchflossene elektrische Leiter ist von einem Magnetfeld umgeben, an dem sich die Kompassnadel orientiert.

Welche Form hat das Magnetfeld?

Versuchsergebnis:

Ein stromdurchflossener Leiter ist von kreisförmigen geschlossenen magnetischen Feldlinien umgeben. Anders als beim Permanentmagneten beginnen diese Feldlinien nicht (vereinbarungsgemäß) beim Nordpol eines Magneten und sie enden nicht an dessen Südpol, sondern sie haben weder Anfang noch Ende.

Strom fließt Strom fließt aus der Zeichenebene heraus in die Zeichenebene hinein (Pfeilspitze von vorne gesehen) (Pfeilspitze von hinten gesehen)

Anmerkung: Es genügen maximal 10 V Gleichspannung, doch fließt ein großer Kurzschlussstrom, so dass rasch die Sicherung der elektrischen Quelle anspricht! Der Leiter sollte in O-W-Richtung, keinesfalls in N-S-Richtung aufgebaut werden!

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Das Magnetfeld gerader

Das Magnetfeld paralleler Leiter Versuchsziel:

Die Wirkung zweier paralleler gerader stromdurchflossener Leiter aufeinander wird untersucht.

Versuchsaufbau:

Versuchsdurch-führung:

Fließt der Strom durch beide Leiter in gleicher Richtung (Abb. links), ziehen sich die Leiter an.Fließt der Strom durch beide Leiter in entgegengesetzter Richtung (Abb. rechts), stoßen sich die Leiter ab.

Versuchserklärung:

Die verstärken bzw. schwächen sich insbesondere im Bereich zwischen den Leitern.

Versuchsergebnis:

1. Sind zwei Leiter in gleicher Richtung von Strom durchflossen, so schwächen sich die Magnetfelder die Leiter ziehen also einander an.2. Sind zwei Leiter in entgegengesetzter Richtung von Strom durchflossen, so verstärken sich die Magnetfelder zwischen ihnen; die Leiter stoßen also einander ab.

Erklärung zu 1. Zunächstbetrachtet. Man erkennt, dass die Feldlinien zwischen den Leitern in

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agnetfeld gerader stromdurchflossener Leiter:Rechte-Hand-Regel

Umfasst man den geraden, stromdurchflossenen Leiter so mit der rechten Hand, dass der abgespreizte Daumen in die technische Stromrichtung von + nach - weist, so zeigen die gekrümmten Finger die Richtung der magnetischen Feldlinienan.

Das Magnetfeld paralleler Leiter

Die Wirkung zweier paralleler gerader stromdurchflossener Leiter aufeinander wird untersucht.

Fließt der Strom durch beide Leiter in gleicher Richtung (Abb. links), ziehen sich die Leiter an. Fließt der Strom durch beide Leiter in entgegengesetzter Richtung (Abb. rechts), stoßen sich die Leiter ab. Die Magnetfelder der beiden Leiter überlagern einander und verstärken bzw. schwächen sich insbesondere im Bereich zwischen den Leitern.

Sind zwei Leiter in gleicher Richtung von Strom durchflossen, so schwächen sich die Magnetfelder zwischen ihnen gegenseitig ab; die Leiter ziehen also einander an.

Sind zwei Leiter in entgegengesetzter Richtung von Strom durchflossen, so verstärken sich die Magnetfelder zwischen ihnen; die Leiter stoßen also einander ab.

Zunächst seien die Felder der beiden Leiter unabhängig voneinander betrachtet. Man erkennt, dass die Feldlinien zwischen den Leitern in

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Leiter:

den geraden, stromdurchflossenen Leiter so mit der

die Richtung der magnetischen Feldlinien

Die Wirkung zweier paralleler gerader stromdurchflossener Leiter

Fließt der Strom durch beide Leiter in gleicher Richtung (Abb.

Fließt der Strom durch beide Leiter in entgegengesetzter Richtung

Magnetfelder der beiden Leiter überlagern einander und verstärken bzw. schwächen sich insbesondere im Bereich zwischen

Sind zwei Leiter in gleicher Richtung von Strom durchflossen, so zwischen ihnen gegenseitig ab;

Sind zwei Leiter in entgegengesetzter Richtung von Strom durchflossen, so verstärken sich die Magnetfelder zwischen ihnen;

seien die Felder der beiden Leiter unabhängig voneinander betrachtet. Man erkennt, dass die Feldlinien zwischen den Leitern in

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entgegengesetzter Richtung verlaufen, wenn diese in gleicher Richtung stromdurchflossen sind . Zwischen den Leitern kommt es daher zu einer Schwächung bzw. gar Aufhebung dieser Feldlinien, die sich nicht überschneiden dürfen. In Folge dieser veränderten Form der Feldlinien kommt es zu einer anziehenden Kraft zwischen den Leitern.

Anmerkung: Die Feldlinien kann man sich wie Gummibänder vorstellen, die sich

zusammen ziehen. Außerdem hilft die Vorstellung, dass Feldlinien eine gleichmäßige Verteilung (Dichte) anstreben. Da sie wegen der gegenläufigen Richtung zwischen den Leitern ‚ausgedünnt’ wurden, wird durch Zusammenziehen der Leiter in diesem Bereich wieder eine ‚Verdichtung’ erreicht.

Erklärung zu 2. Wieder betrachten wir die Felder der beiden Leiter unabhängig

voneinander. Man erkennt, dass die Feldlinien zwischen den Leitern in gleicher Richtung verlaufen, wenn diese in entgegengesetzter Richtung stromdurchflossen sind.

Zwischen den Leitern kommt es daher zu einer Verstärkung bzw. Verdichtung dieser Feldlinien, die sich nicht überschneiden dürfen. In Folge dieser veränderten Form der Feldlinien kommt es zu einer abstoßenden Kraft zwischen den Leitern.

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Definition der Stromstärke Zur Information

Eine praktischeist selbstverständlich nicht direkt möglich.Formelmäßig ergibt sich::

Darin ist Feldkonstante, Iund d der Abstand der beiden Leiter.

An Stelle der unendlich langen Leiter benutzt man zwei koaxiale Kreisringe, so dass das Verhältnis des Produktes der Stromstärken Igeometrischen Abmessun

Mit der abgebildeten Stromwaage von Driscoll und Cutkosky wird über das magnetische Moment ein Massenvergleich hergestellt.

Bei dieser Versuchsanordnung liegt die Messunsicherheit bei etwa 6 · 10wird im wesentlicheSpulen verursacht.

Eine sehr genaue Beschreibung findet sich in dem Buch von Detlef Kamke und Klaus Krämer: Physikalische Grundlagen der Maßeinheiten, Stuttgart (Teubner) 1977, S.95 ff., dem auch die n

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Info: Die Realisierung der Ampere- Definition

Eine praktische Umsetzung der Formulierung der Definition ist selbstverständlich nicht direkt möglich. Formelmäßig ergibt sich::

Fl =

µ0

2 π I1 I2

d

Darin ist l die Länge der Leiter, µ0 die magnetische Feldkonstante, I1 und I2 die Stromstärke im jeweiligen Leiter und d der Abstand der beiden Leiter.

An Stelle der unendlich langen Leiter benutzt man zwei koaxiale Kreisringe, so dass das Verhältnis des Produktes der Stromstärken I1 · I2 zur Kraft F aus den geometrischen Abmessungen und µ0 herleitbar bleibt.

Mit der abgebildeten Stromwaage von Driscoll und Cutkosky wird über das magnetische Moment ein Massenvergleich hergestellt.

Bei dieser Versuchsanordnung liegt die Messunsicherheit bei etwa 6 · 10wird im wesentlichen durch die Wägung und die geometrische Vermessung der Spulen verursacht.

Eine sehr genaue Beschreibung findet sich in dem Buch von Detlef Kamke und Klaus Krämer: Physikalische Grundlagen der Maßeinheiten, Stuttgart (Teubner) 1977, S.95 ff., dem auch die nebenstehende, leicht vereinfachte Abbildung entnommen ist.

Aktuelle Definition im Gesetz über Einheiten im Messwesen: Üben zwei parallele, im Abstand von 1 m aufgehängte, gerade Leiter unendlicher Länge mit vernachlässigbar kleinem kreisförmigen Querschnitt im Vakuum aufeinander eine Kraft von 2·10-7 N je Meter Leiterlänge aus, so fließt in ihnen der Strom 1 A.

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Definition

Umsetzung der Formulierung der Definition

die Stromstärke im jeweiligen Leiter

An Stelle der unendlich langen Leiter benutzt man zwei koaxiale Kreisringe, so dass zur Kraft F aus den

Mit der abgebildeten Stromwaage von Driscoll und Cutkosky wird über das

Bei dieser Versuchsanordnung liegt die Messunsicherheit bei etwa 6 · 10-6 A. Diese n durch die Wägung und die geometrische Vermessung der

Eine sehr genaue Beschreibung findet sich in dem Buch von Detlef Kamke und Klaus Krämer: Physikalische Grundlagen der Maßeinheiten, Stuttgart (Teubner) 1977, S.95

ebenstehende, leicht vereinfachte Abbildung entnommen ist.

Aktuelle Definition im Gesetz über Einheiten im

Üben zwei parallele, im Abstand von 1 m aufgehängte, Leiter unendlicher Länge mit vernachlässigbar

kleinem kreisförmigen Querschnitt im Vakuum N je Meter

Leiterlänge aus, so fließt in ihnen der Strom 1 A.

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Das Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule (1)

(1) Eine Spule besteht aus mehreren Leitern nebeneinander, deren jeweiligen Felder zunächst unabhängig voneinander betrachtet werden.

(2) Die Überlagerung der einzelnen Felder führt zu dem folgenden Feldlinienbild:

Das Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule (2) (3) An die Spulenenden gebrachte Kompassnadeln stellen sich wie folgt ein:

(4) Die Spule wirkt also so, als ob sich an ihren Enden Magnetpole befänden, und zwar auf der einen Seite ein Südpol und auf der anderen Seite ein Nordpol.

S N

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Experiment: Das Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule

Versuchsziel:

Das Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule wird experimentell bestätigt.

Versuchsaufbau:

Versuchsdurch-führung:

Man legt einen Stabmagneten auf einen Wagen, den man in die Nähe einer Spule bringt. Fließt Strom durch die Spule, wird der Wagen je nach Stromrichtung auf die Spule zu- oder von dieser wegfahren.

Versuchserklärung:

Die Spule ist bei Stromfluss von einem Magnetfeld umgeben. Dabei baut sie an ihren Enden – in Abhängigkeit von der Stromrichtung – jeweils einen Nordpol und einen Südpol auf. Liegt dem Wagen – wie oben abgebildet – ein Nordpol der Spule gegenüber, wird der Wagen sich von der Spule entfernen. Liegt dem Wagen aber in der obigen Situation ein Südpol der Spule gegenüber, wird er sich der Spul annähern.

Versuchsergebnis: Eine stromdurchflossene Spule verhält sich mit ihren Ende wie die Pole eines Magneten.

Anmerkung: Der Weicheisenkern ist eingeschoben, um das Magnetfeld der Spule hinreichend stark zu machen.

Umfasst man die Windungen einer stromdurchflossenen Spule so mit der rechten Hand, dass die gekrümmten Finger in die technische Stromrichtung zeigen (von + nach -), so zeigt der abgespreizte Daumen zum Nordpol der Spule

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Experiment: Leiterschaukelversuch Versuchsziel:

Durch den Leiterschaukelversuch wird die Lorentzkraft eingeführt.

Versuch:

Versuchsdurch-führung:

Eine Leiterschaukel wird zwischen die Schenkel eines Hufeisenmagneten gebracht. Bei Stromfluss wird sie in Abhängigkeit von der Stromrichtung in den Hufeisenmagneten hinein- oder aber aus diesem heraus bewegt.

Versuchserklärung:

Um den stromdurchflossenen Leiter baut sich ein kreisförmiges Magnetfeld auf. Dieses wird überlagert vom Magnetfeld des Hufeisenmagneten. Während sich auf der einen Seite der Leiterschaukel die Felder gegenseitig schwächen, verstärken sich die Felder auf der anderen Seite der Leiterschaukel. Die Leiterschaukel wird daher zu der Seite hin bewegt, auf der sich die Felder schwächen. Dieser Vorgang wird als Kraft auf die Elektronen in der Leiterschaukel beschrieben und nach ihrem Entdecker Lorentzkraft genannt.

Versuchsergebnis:

Auf Ladungen, die in einem Magnetfeld bewegt werden, wirkt eine Kraft, die sowohl senkrecht zur Richtung des Magnetfeldes als auch senkrecht zur Richtung des Stroms orientiert ist (Lorentzkraft).

-

+

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Die UVW- Regel

Was geschah im Jahr… 1675 Nach einem Blitzeinschlag kehrt ein Schiff, das von England nach

Südamerika unterwegs ist, plötzlich um. Die Ursache ist bald gefunden: Durch den Blitz waren alle Schiffskompasse umgekehrt worden: die Kompassnadeln haben ihre Magnetpole vertauscht

Etwa zur gleichen Zeit gibt es einen Bericht, „dass ein Blitz, welcher in die Werkstatt eines Schuhmachers in Schwaben einschlug, dort alle Werkzeuge so stark magnetisierte, das der arme Handwerker sie nicht mehr gebrauchen konnte. Er hatte fortwährend damit zu schaffen, seinen Hammer seine Zange, sein Messer von Nägeln, Nadeln und Pfriemen zu befreien, welche sich auf dem Werktisch daran hingen.“ (Quelle unbekannt)

1820 Ørsted entdeckt während einer Vorlesung zufällig den Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus, den Elektromagnetismus.

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Wie funktioniert eine Automatik-Sicherung?

handelsübliche 20 A - Einbausicherung Prinzipieller Aufbau einer Automatik-Sicherung

An Stelle der früher üblichen Schmelzsicherungen verwendet man Automatik- Sicherungen. Diese haben den Vorteil, immer wieder verwendet werden zu können, auch wenn sie angesprochen haben. Abb. aus: Impulse, Physik 1, 1993, S.73

Ausschaltknopf Einschaltknopf

Bimetallstreifen

Kontaktstelle

Halterung

Eisenplättchen

Elektromagnet

KRG NW, Physik Klasse 10, Elektromagnetismus, Fachlehrer Stahl Seite 10 Der Strom fließt in einer Automatik-Sicherung durch eine Spule, die als Elektromagnet wirkt. Wird die zulässige Stromstärke überschritten, wird das Eisenplättchen gegen die Rückstellkraft der Feder zur Spule hingezogen. Die Halterung wird dadurch so bewegt, dass der Bimetallstreifen zur Seite bewegt wird. Der Bügel unter dem Einschaltknopf wird durch die Feder nach oben gezogen. Der Einschaltknopf springt heraus, und an der Kontaktstelle wird der Stromfluss unterbrochen.

Neben dieser elektromagnetischen Sicherung gibt es eine thermische Sicherung in Form des Bimetallstreifens. Diese ist wichtig, weil bei einer geringfügigen, aber dauerhaften Überschreitung der zulässigen Stromstärke der Elektromagnet möglicherweise nicht anspricht, durch die Erwärmung aber der Bimetallstreifen an der Kontaktstelle den Stromfluss unterbricht.

Hat die Sicherung einmal angesprochen, versetzt man sie wieder in ihren Funktionszustand, indem man den Einschaltknopf eindrückt. Gegebenenfalls muss man ein wenig warten, bis der Bimetallstreifen wieder abgekühlt ist. Durch Drücken des Ausschaltknopfes kann der Stromfluss zu jedem beliebigen Zeitpunkt unterbrochen

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Wie funktioniert ein Relais?

Universal-Relais von Fleischmann

Der Sinn eines Relais besteht in der Regel darin, einen – beispielsweise mit großen Stromstärken verbundenen – Stromkreis mit ‚wenig Aufwand’, d.h. durch einen anderen, weitaus geringer dimensionierten Stromkreis zu schalten. Bei den Relais sind drei Typen zu unterscheiden:

Ausschaltrelais Einschaltrelais Umschaltrelais Beim Ausschaltrelais wird ein geschlossener Stromkreis geöffnet, indem beim Betätigen des Schalters im Relais-Schaltkreis der Anker einer Spule magnetisch wird. Der Kontaktbügel im zu schaltenden Stromkreis wird angezogen und der Stromfluss so unterbrochen.

Beim Einschaltrelais wird auf entsprechende Weise dadurch, dass der Kontaktbügel angezogen wird, ein Stromkreis geschlossen.

Beim Umschaltrelais wird durch die Veränderung des Kontaktbügels jeweils ein Stromkreis geöffnet, während ein anderer geschlossen wird.

KRG NW, Physik Klasse 10, Elektromagnetismus, Fachlehrer Stahl Seite 12 Experiment: Grundversuch zur Induktion

Versuchsziel:

Die Umkehrung des Leiterschaukelversuchs zum Grundversuch zur Induktion ist durchzuführen.

Versuchsaufbau/-zubehör:

Versuchsdurchführung:

In Umkehrung des Leiterschaukelversuchs wird diese nicht von Strom durchflossen und dann im Magnetfeld ausgelenkt, sondern in ihr wird nach Auslenkung im Magnetfeld eine Spannung induziert.

Versuchserklärung:

Die Elektronen in der Leiterschaukel erfahren eine Lorentzkraft . Denn diese wirkt bei einer Relativbewegung von Ladung und Magnetfeld zueinander, unabhängig davon, welches von beiden bewegt wird.

Versuchsergebnis:

Wird eine Leiterschaukel im Magnetfeld bewegt, so wird in ihr eine Spannung induziert.

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Materialien: 1 Universalmessgerät 4 Kabel 1 Stabmagnet 3 Spulen (400, 800, 1600 Windungen) Versuchsaufbau und -durchführung: 1. Problem: Muss der Magnet oder die Spule bewegt werden? Bewege mit jeweils gleicher Geschwindigkeit 1.1 den Magneten in die Spule hinein,1.2 die Spule über den Magneten! 2. Problem: Ist die Richtung, in der der Stabmagn

bewegt wird, von Bedeutung? Bewege mit jeweils gleicher Geschwindigkeit 2.1 den N-Pol des Stabmagneten in die Spule hinein,2.2 den N-Pol des Stabmagneten aus der Spule heraus,2.3 den S-Pol des Stabmagneten in die Spule hinein,2.4 den S-Pol des Stabmagneten aus der Spule heraus! 3. Problem: Kommt es auf die Geschwindigkeit der Relativbewegung an? 3.1 Bewege den Stabmagneten schnell3.2 Bewege den Stabmagneten langsam 4. Problem: Ist die Windungszahl der Spule Bewege den Stabmagneten mit jeweils gleicher Geschwindigkeit und dem gleichen Pol (z.B. NPol) 4.1 in die Spule mit 400 Windungen hinein,4.2 in die Spule mit 800 Windungen hinein,4.3 in die Spule mit 1600 Windungen hinein!4.4 Weshalb sind die drei Spulen bei diesem

Versuch in Reihe geschaltet und nicht einzeln angeschlossen?

Ergebnis:

Bewegen sich ein Leiter und ein Magnetfeld relativ, aber nicht paral

dann wird im Leiter eine Spannung indu

Elektromagnetismus, Fachlehrer Stahl Seite 13

Induktionsgesetz

3 Spulen (400, 800, 1600 Windungen)

durchführung:

Problem: Muss der Magnet oder die Spule bewegt werden?

mit jeweils gleicher Geschwindigkeit

den Magneten in die Spule hinein, die Spule über den Magneten!

Problem: Ist die Richtung, in der der Stabmagnet bewegt wird, von Bedeutung?

mit jeweils gleicher Geschwindigkeit

Pol des Stabmagneten in die Spule hinein, Pol des Stabmagneten aus der Spule heraus, Pol des Stabmagneten in die Spule hinein,

magneten aus der Spule heraus!

Problem: Kommt es auf die Geschwindigkeit der Relativbewegung an?

schnell in die Spule hinein! langsam in die Spule hinein!

Problem: Ist die Windungszahl der Spule von Bedeutung?

mit jeweils gleicher Geschwindigkeit und dem gleichen Pol (z.B. N-

in die Spule mit 400 Windungen hinein, in die Spule mit 800 Windungen hinein, in die Spule mit 1600 Windungen hinein!

nd die drei Spulen bei diesem Versuch in Reihe geschaltet und nicht

Bewegen sich ein Leiter und ein Magnetfeld relativ, aber nicht paral

dann wird im Leiter eine Spannung induziert.

Bewegen sich ein Leiter und ein Magnetfeld relativ, aber nicht parallel zueinander,

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Ursache der Induktionsspan

Die Induktionsspannung in einer Spule

ist der Win

je schneller die Änderung der Ge

der durch die Spule hin

Experiment: Thomsonscher Ringversuch mit Stabmagnet Versuchsziel:

Die Lenzsche Regel soll aus dem Experiment ermittelt werden.

Versuchsaufbau/-zubehör:

Versuchsdurchführung:

Der Stabmagnet wird mit der Hand kräftig in den bifilar aufgehängten Ring gestoßen. Dieser zieht sich daraufhin zurück.Zieht man die Hand mit dem in den Ring gehaltenen Stabmagneten rasch aus diesem heraus, folgt der Ring.

Versuchserklärung:

dessen Aufbau zu verhindern, indem er seinerseits ein entgegengesetzt gerichtetes Feld aufbaut. So kommt es zur Abstoßung, da sich gleiche Pole gegenü Im Ring wird dazu eine Spannung induziert, die wegen des Kurzschlusses einen Strom in der oben dargestellten Richtung fließen lässt. Auf diesen lässt sich zur Ermittlung der Richtung des so erzeugten Manetfeldes die bekannte Regel für eine stromdurchflossene Spule anwenden.

Elektromagnetismus, Fachlehrer Stahl Seite 14

Induktionsspannung sind Lorentzkräfte, die an den mit dem Leiter

relativ zum Magnetfeld

bewegten Ladungen angreifen.

Die Induktionsspannung in einer Spule

ist der Windungszahl proportional.

Sie ist ferner um so größer,

je schneller die Änderung der Gesamtzahl

der durch die Spule hindurchtretenden

magnetischen Feldlinien ist.

Experiment: Thomsonscher Ringversuch mit Stabmagnet

Die Lenzsche Regel soll aus dem Experiment ermittelt werden.

Der Stabmagnet wird mit der Hand kräftig in den bifilar aufgehängten Ring gestoßen. Dieser zieht sich daraufhin zurück.Zieht man die Hand mit dem in den Ring gehaltenen Stabmagneten rasch aus diesem heraus, folgt der Ring.

dessen Aufbau zu verhindern, indem er seinerseits ein entgegengesetzt gerichtetes Feld aufbaut. So kommt es zur Abstoßung, da sich gleiche Pole gegenüberliegen.

Im Ring wird dazu eine Spannung induziert, die wegen des Kurzschlusses einen Strom in der oben dargestellten Richtung fließen lässt. Auf diesen lässt sich zur Ermittlung der Richtung des so erzeugten Manetfeldes die bekannte Regel für eine stromdurchflossene Spule anwenden.

nung sind Lorentzkräfte, die an den mit dem Leiter

Experiment: Thomsonscher Ringversuch mit Stabmagnet

Die Lenzsche Regel soll aus dem Experiment ermittelt werden.

Der Stabmagnet wird mit der Hand kräftig in den bifilar aufgehängten Ring gestoßen. Dieser zieht sich daraufhin zurück. Zieht man die Hand mit dem in den Ring gehaltenen Stabmagneten rasch aus diesem heraus, folgt der Ring.

Mit dem Stabmagneten nähert man dem Ring ein sich änderndes Magnetfeld. Dieser versucht

dessen Aufbau zu verhindern, indem er seinerseits ein entgegengesetzt gerichtetes Feld aufbaut. So kommt es zur

berliegen.

Im Ring wird dazu eine Spannung induziert, die wegen des Kurzschlusses einen Strom in der oben dargestellten Richtung fließen lässt. Auf diesen lässt sich zur Ermittlung der Richtung des so erzeugten Manetfeldes die bekannte Regel für eine

KRG NW, Physik Klasse 10, Elektromagnetismus, Fachlehrer Stahl Seite 15

Zieht man den Stabmagneten aus dem Ring, kehren sich die oben beschriebenen Verhältnisse um. Der Ring baut – mittels Induktionsspannung und daraus resultierendem Strom – ein Magnetfeld auf, das dem entfernten gleichgerichtet ist: er versucht, dessen Verschwinden – gemäß der Lenzschen Regel – durch Erzeugen eines gleichgerichteten Feldes zu verhindern.

Versuchsergebnis:

Der Ring versucht, die Änderung des durch den Stabmagneten erzeugten, sich bei Bewegung aber ändernden Magnetfeldes zu verhindern.

Zusammenfassung Thomsonscher Ringversuch

Bewegt man den Stabmagneten in den Ring hinein, wir d in diesem ein Strom induziert. Dieser ist so gerichtet, dass er ein Magnetfeld auf baut, das dem sich nähernden Magnetfeld des Stabmagneten entgegen wirk t, dessen Aufbau also zu verhindern sucht.

Bewegt man den Stabmagneten aus dem Ring heraus, wi rd in diesem ein Strom induziert. Dieser ist so gerichtet, dass er ein Magnetfeld auf baut, das dem sich entfernenden Magnetfeld des Stabmagneten gleich ger ichtet ist, dessen Abbau also zu verhindern sucht.