Zunächst wurde die eine Leiterschleife der Länge 12,5mm an die Stromwaage in den Spalt zwischen den Spulen gehängt. Immer wurde zuerst das „Leergewicht“ bestimmt (Gewicht ohne Spulen- und Leiterschleifenströme). Danach wurde die Leiterschleife von einem Strom von 0,5A durchflossen und das Gewicht gemessen. Die Differenz zu dem Leergewicht betrug nur 0,1g, woraus wir geschlossen haben, da unser angenommener Fehler doppelt so groß ist, dass der Strom keine Kraftänderung bewirkt hat.
Nun sollt für vier verschiedene Leiterschleifen der Zusammenhang zwischen Leiterschleifenstrom und magnetischen Fluss festgehalten werden. Der Spulenstrom betrug dabei immer 1,5A.
Die erste Leiterschleife hatte eine Länge von 12,5mm. (Alle Trendlinien verlaufen durch den null-Punkt.)
Inhaltsverzeichnis
1. Ziel
2. Theoretische Grundlagen
3. Fehlerrechnung
4. Versuchsaufbau
5. Zusammenhang zwischen B und Spulenstrom
6. Lorentzkraft bei variablem Leiterschleifenstrom
7. Lorentzkraft bei variablem magnetischen Fluss
8. Lorentzkraft mit negativen Strömen
9. Winkelabhängigkeit der Lorentzkraft
10. Leiterlängenabhängikeit der Lorentzkraft
11. Fazit
Zielsetzung & Themen
Ziel dieser Arbeit ist die experimentelle Untersuchung der wirkenden Lorentzkraft auf einen stromdurchflossenen Leiter innerhalb eines Magnetfeldes sowie die Verifizierung der entsprechenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten unter verschiedenen Versuchsbedingungen.
- Experimentelle Bestimmung der Lorentzkraft in Abhängigkeit von Stromstärke und magnetischem Fluss.
- Untersuchung des Einflusses der Leiterlänge auf die wirkende Kraft.
- Überprüfung des Lorentzkraftgesetzes bei Verwendung negativer Ströme.
- Fehleranalyse der durchgeführten Messreihen zur Bewertung der Genauigkeit.
- Analyse der Winkelabhängigkeit zwischen Magnetfeld und Leiterschleife.
Auszug aus dem Buch
6. Lorentzkraft bei variablem Leiterschleifenstrom
Zunächst wurde die eine Leiterschleife der Länge 12,5mm an die Stromwaage in den Spalt zwischen den Spulen gehängt. Immer wurde zuerst das „Leergewicht“ bestimmt (Gewicht ohne Spulen- und Leiterschleifenströme). Danach wurde die Leiterschleife von einem Strom von 0,5A durchflossen und das Gewicht gemessen. Die Differenz zu dem Leergewicht betrug nur 0,1g, woraus wir geschlossen haben, da unser angenommener Fehler doppelt so groß ist, dass der Strom keine Kraftänderung bewirkt hat.
Nun sollt für vier verschiedene Leiterschleifen der Zusammenhang zwischen Leiterschleifenstrom und magnetischen Fluss festgehalten werden. Der Spulenstrom betrug dabei immer 1,5A.
Die erste Leiterschleife hatte eine Länge von 12,5mm. (Alle Trendlinien verlaufen durch den null-Punkt.)
Zusammenfassung der Kapitel
1. Ziel: Definition des Versuchsgegenstands, konkret die Untersuchung der Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld.
2. Theoretische Grundlagen: Herleitung der Lorentzkraftformel und mathematische Erläuterung der Abhängigkeiten zwischen Strom, Magnetfeld und Kraft.
3. Fehlerrechnung: Beschreibung der bei den Messungen berücksichtigten Fehlerquellen und Anwendung der Fehlerfortpflanzung nach Gauß.
4. Versuchsaufbau: Erläuterung der experimentellen Anordnung bestehend aus Stromwaage, drehbarer Platte und Feldspulen.
5. Zusammenhang zwischen B und Spulenstrom: Bestimmung des Verhältnisses zwischen dem magnetischen Fluss und dem Strom durch die Spulen mittels einer Tangentialfeldsonde.
6. Lorentzkraft bei variablem Leiterschleifenstrom: Dokumentation der Kraftmessungen an unterschiedlich langen Leiterschleifen bei variierendem Strom.
7. Lorentzkraft bei variablem magnetischen Fluss: Untersuchung der Kraftentwicklung bei konstantem Leiterschleifenstrom und variiertem Spulenstrom.
8. Lorentzkraft mit negativen Strömen: Analyse der Auswirkung von Umpolungen der Spannungen auf die Lorentzkraft.
9. Winkelabhängigkeit der Lorentzkraft: Versuch einer Vermessung der Kraft in Abhängigkeit vom Winkel zwischen Leiter und Magnetfeld.
10. Leiterlängenabhängikeit der Lorentzkraft: Auswertung der Abhängigkeit der Lorentzkraft von der Länge des Leiters basierend auf vorhandenen Messdaten.
11. Fazit: Zusammenfassende Bewertung der Proportionalitäten und Diskussion der Diskrepanzen zwischen Theorie und Messergebnissen.
Schlüsselwörter
Lorentzkraft, Stromwaage, Magnetfeld, Leiterschleife, Fehlerrechnung, Fehlerfortpflanzung, Feldspulen, Stromstärke, magnetischer Fluss, Versuchsaufbau, Winkelabhängigkeit, physikalische Experimente, systematische Fehler, physikalische Proportionalität, Strommessgeräte.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dem Protokoll grundlegend?
Das Protokoll dokumentiert ein physikalisches Experiment, in dem die Lorentzkraft auf stromdurchflossene Leiter in einem Magnetfeld untersucht wird.
Was sind die zentralen Themenfelder der Untersuchung?
Die zentralen Themen sind der Zusammenhang zwischen elektrischem Strom, magnetischem Fluss, der geometrischen Leiterlänge sowie die Winkelabhängigkeit der Lorentzkraft.
Was ist das primäre Ziel der Versuchsreihe?
Ziel ist die Verifizierung des Lorentzkraftgesetzes durch experimentelle Messung und der Vergleich der Ergebnisse mit theoretischen Erwartungswerten.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es werden verschiedene Versuchsreihen durchgeführt, in denen Parameter wie Strom, Länge und Winkel systematisch variiert und die daraus resultierenden Gewichtskraftänderungen gemessen werden.
Welche Aspekte werden im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil befasst sich mit der Fehlerrechnung, dem Aufbau der Stromwaage sowie der detaillierten Auswertung der Messdaten für variable Ströme, Längen und Winkel.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren das Dokument?
Wichtige Schlüsselbegriffe sind Lorentzkraft, Stromwaage, Fehlerfortpflanzung, Magnetfeld und Feldspulen.
Warum wird die Messung zur Winkelabhängigkeit als unbrauchbar eingestuft?
Die Messreihe lieferte entgegen der theoretischen Erwartung eines cosinusförmigen Verlaufs keine klaren Maxima oder Minima, was die Daten unbrauchbar machte.
Wie gehen die Autoren mit Abweichungen zwischen Theorie und Praxis um?
Die Autoren führen die beobachteten Diskrepanzen auf systematische Fehler zurück, wie beispielsweise die Trägheit der Waage oder äußere Einflüsse im Labor.
- Quote paper
- BA Jan Hoppe (Author), 2008, Stromwaage - Protokoll zum Versuch, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/176478
