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
- Ziel
- Theoretische Grundlagen
- Fehlerrechnung
- Versuchsaufbau
- Zusammenhang zwischen B und Spulenstrom
- Lorentzkraft bei variablem Leiterschleifenstrom
- Lorentzkraft bei variablem magnetischen Fluss
- Lorentzkraft mit negativen Strömen
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Der Versuch zielt darauf ab, die Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter in einem Magnetfeld zu untersuchen und das Lorentz-Kraftgesetz experimentell zu verifizieren. Die Ergebnisse sollen die theoretischen Grundlagen bestätigen und mögliche Abweichungen analysieren.
- Experimentelle Bestimmung der Lorentzkraft
- Zusammenhang zwischen Magnetfeldstärke, Stromstärke und Lorentzkraft
- Fehleranalyse und -auswertung
- Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit dem theoretischen Modell
- Einfluss der Stromrichtung auf die Lorentzkraft
Zusammenfassung der Kapitel
Ziel: Der Versuch beschreibt das Ziel, die Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter in einem Magnetfeld zu untersuchen.
Theoretische Grundlagen: Dieser Abschnitt erläutert die theoretischen Grundlagen des Versuchs, insbesondere das Lorentz-Kraftgesetz und die Herleitung der Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld. Es werden die relevanten Formeln eingeführt und erklärt, wie die Stromstärke mit der Bewegung von Ladungen im Leiter zusammenhängt.
Fehlerrechnung: Hier wird detailliert auf die Fehlerrechnung eingegangen. Es werden die Fehler der Messgeräte für Strom und magnetischen Fluss angegeben, sowie die angenommenen Fehler für Gewicht und Winkel. Die Fehlerfortpflanzung nach Gauß wird angewendet, um den Fehler der berechneten Kraft zu bestimmen.
Versuchsaufbau: Der Versuchsaufbau wird beschrieben: eine drehbare Platte mit zwei Feldspulen, zwischen denen eine Leiterschleife über eine Waage eingeführt werden kann. Die Kraft wird über die Gewichtsdifferenz mit der Erdbeschleunigung berechnet.
Zusammenhang zwischen B und Spulenstrom: Dieser Abschnitt beschreibt die Messung des Zusammenhangs zwischen dem Magnetfeld (B) der Spulen und dem Spulenstrom (Is) mithilfe einer Tangentialfeldsonde. Die Ergebnisse werden graphisch dargestellt und das Verhältnis B/Is berechnet, welches eine Konstante für die verwendeten Spulen darstellt.
Lorentzkraft bei variablem Leiterschleifenstrom: In diesem Kapitel wird der Einfluss des Leiterschleifenstroms auf die Lorentzkraft untersucht. Es werden Messungen mit verschiedenen Leiterschleifenlängen durchgeführt, wobei der Spulenstrom konstant gehalten wird. Die Steigung der erhaltenen Geraden wird mit dem theoretisch erwarteten Wert verglichen, wobei bei längeren Leiterschleifen Abweichungen festgestellt werden.
Lorentzkraft bei variablem magnetischen Fluss: Hier wird der Einfluss des magnetischen Flusses auf die Lorentzkraft untersucht. Der Leiterschleifenstrom wird konstant gehalten, während der Spulenstrom und damit der magnetische Fluss variiert wird. Die lineare Abhängigkeit zwischen Kraft und magnetischem Fluss wird bestätigt, jedoch wird auch hier eine Abweichung zwischen dem experimentellen und dem theoretischen Wert festgestellt.
Schlüsselwörter
Lorentzkraft, Magnetfeld, Stromstärke, Leiterschleife, Fehlerrechnung, Versuchsaufbau, Spulenstrom, magnetischer Fluss, experimentelle Verifikation, theoretisches Modell.
Häufig gestellte Fragen zum Versuch: Lorentzkraft
Was ist das Ziel des Versuchs?
Der Versuch zielt darauf ab, die Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter in einem Magnetfeld (Lorentzkraft) experimentell zu untersuchen und das Lorentz-Kraftgesetz zu verifizieren. Es sollen die theoretischen Grundlagen bestätigt und mögliche Abweichungen analysiert werden.
Welche Themen werden im Versuch behandelt?
Die zentralen Themen sind die experimentelle Bestimmung der Lorentzkraft, der Zusammenhang zwischen Magnetfeldstärke, Stromstärke und Lorentzkraft, die Fehleranalyse und -auswertung, der Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit dem theoretischen Modell und der Einfluss der Stromrichtung auf die Lorentzkraft.
Welche Kapitel umfasst der Versuchsbericht?
Der Bericht enthält Kapitel zu Zielsetzung, theoretischen Grundlagen (Lorentz-Kraftgesetz), Fehlerrechnung (inkl. Gauß'scher Fehlerfortpflanzung), Versuchsaufbau, dem Zusammenhang zwischen Magnetfeldstärke (B) und Spulenstrom (Is), der Lorentzkraft bei variablem Leiterschleifenstrom, der Lorentzkraft bei variablem magnetischem Fluss und Schlüsselbegriffen.
Wie ist der Versuchsaufbau beschrieben?
Der Aufbau besteht aus einer drehbaren Platte mit zwei Feldspulen, zwischen denen eine Leiterschleife über eine Waage eingeführt werden kann. Die Lorentzkraft wird über die Gewichtsdifferenz und die Erdbeschleunigung berechnet. Die Messung des Magnetfelds erfolgt mit einer Tangentialfeldsonde.
Wie wird der Zusammenhang zwischen Magnetfeld und Spulenstrom untersucht?
Der Zusammenhang zwischen der Magnetfeldstärke (B) und dem Spulenstrom (Is) wird mithilfe einer Tangentialfeldsonde gemessen. Die Ergebnisse werden graphisch dargestellt, und das Verhältnis B/Is wird berechnet, welches eine Konstante für die verwendeten Spulen darstellen sollte.
Wie wird der Einfluss des Leiterschleifenstroms auf die Lorentzkraft untersucht?
Der Einfluss wird untersucht, indem der Leiterschleifenstrom variiert und der Spulenstrom konstant gehalten wird. Messungen mit verschiedenen Leiterschleifenlängen werden durchgeführt. Bei längeren Leiterschleifen werden Abweichungen vom theoretischen Wert festgestellt.
Wie wird der Einfluss des magnetischen Flusses auf die Lorentzkraft untersucht?
Der Einfluss wird untersucht, indem der magnetische Fluss (durch Variation des Spulenstroms) variiert und der Leiterschleifenstrom konstant gehalten wird. Die lineare Abhängigkeit zwischen Kraft und magnetischem Fluss wird bestätigt, aber auch hier werden Abweichungen zwischen experimentellen und theoretischen Werten festgestellt.
Welche Fehlerquellen werden berücksichtigt?
Die Fehlerrechnung berücksichtigt die Messfehler der Geräte für Strom und magnetischen Fluss sowie angenommene Fehler für Gewicht und Winkel. Die Fehlerfortpflanzung nach Gauß wird angewendet, um den Fehler der berechneten Kraft zu bestimmen.
Welche Schlüsselwörter beschreiben den Versuch?
Die Schlüsselwörter sind: Lorentzkraft, Magnetfeld, Stromstärke, Leiterschleife, Fehlerrechnung, Versuchsaufbau, Spulenstrom, magnetischer Fluss, experimentelle Verifikation, theoretisches Modell.
- Citation du texte
- BA Jan Hoppe (Auteur), 2008, Stromwaage - Protokoll zum Versuch, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/176478
