Stundenprotokoll - Lutherschule

Themen der Stunde:
Stundenprotokoll
Fach: Physik Datum: 29.10.10
Kurs: PH eA 11/12 Zeit: 5. & 6. Stunde
Lehrer: Herr Albert Raum: 010
Fehlende: - Protokollantin: Ceren Agca
1. Aufbau und Funktionsweise einer Stromwaage
1.1 Versuchsaufbau: Stromwaage
1.2 Versuchsdurchführung
2. Auswertung der Messreihen
2.1 Ergebnisse der Messungen
3. Definition der magnetischen Feldstärke B
4. Besprechung der Hausaufgabe
1. Aufbau und Funktionsweise einer Stromwaage
In der vorherigen Physik Stunde hat Herr Albert die Stromwaage eingeführt. Diese dient zur
Ermittlung der Lorentzkraft.
1.1 Versuchsaufbau: Stromwaage
Rädchen
-------Federwaage
---Leiterschleife
Waage

1.2 Versuchsdurchführung
Leiterschleifen mit verschiedenen Leiterlängen (2cm,1cm, 4cm) werden an die Stromwaage
gesteckt und so in einen Permanentmagneten gebracht, sodass sich die Leiterschleifen im
Inneren des Magneten befinden. Anschließend bringt man durch einen Ausgleichsgewicht den
Waagebalken ins Gleichgewicht und gibt auf die Federwaage durch drehen am Rädchen eine
geringe Spannung.
Wir messen nun die Lorentz- Kraft in Abhängigkeit der Stromstärke I und der Leiterlänge l.
Das Magnetfeld wird während des gesamten Versuchs nicht geändert.
Durch Variieren der Stromstärke wird die Leiterschleife von der Lorentzkraft nach unten
gezogen. Dadurch verlässt der Waagebalken seine Ruhelage und der projizierte Laserpunkt
verschiebt sich an der Wand.
2. Auswertung der Messreihen
I in A 1. Messung F in mN 2. Messung F in mN 3. Messung F in mN
(2 cm)
(1 cm)
(4 cm)
0 0 0 0
0.5 0.35 0.15
1.0 0.85 0.3 1.9
1.5 1.3 2.85
2.0 1.8 0.85 3.85
2.5 2.3 4.8
3.0 2.8 1.4 5.75
3.5 3.25 6.8
4.0 3.7 1.8 7.7
4.5 4.2 -
5.0 4.725 2.35 -
5.5 5.2 -
6.0 5.7 2.9 -
6.5 - -
7.0 - 3.4 -
7.5 - -
8.0 - 3.8 -
8.5 - -
9.0 - 4.4 -
9.5 - -
10.0 - 4.95 -
Diese Messreihen haben im wir CellSheet- Programm aufgelistet und graphisch visualisiert.
Wie kommen zum folgenden Ergebnis:
Bei der graphischen Auswertung bekommen wir drei Geraden. Das bedeutet, dass die
Lorentz-Kraft FL proportional ist zu der Stromstärke I (bei gleich bleibender Leiterlänge).
Bei näherer Untersuchung dieser Messwerte haben wir herausgefunden, dass eine
Proportionalität zwischen der Lorentz-Kraft und der Leiterlänge besteht. (Die Steigung der
drei Geraden ist proportional zur Länge der Leiterschleife; Graphen siehe unten.)
Wir haben festgestellt, dass je größer die Länge der Leiterschleife ist, desto größer die ist die
wirkende Kraft.

.
2.1 Ergebnisse der Messungen
Es gilt:
FL ~ I
FL ~ s ; I konstant
FL ~ I , s = konstant
FL ~ s , I = konstant
3. Definition der magnetischen Feldstärke B
FL = B · I · s
}
B ist die Proportionalitätskonstante
FL
B = ¯¯¯¯¯
I · s
B ist die magnetische Feldstärke oder die Flussdichte
N
FL ~ I · s
[ B ] = ¯¯¯¯ = 1 T ( 1 Tesla ) ►
A · m
Merken: Elektronen in einem Stromdurchflossenen Leiter erfahren im Magnetfeld ein Kraft.
Die Richtig der Kraft wird mit der „ Drei-Finger_Regel“ ermittelt.
4. Besprechung der Hausaufgabe
Die physikalische Einheit Tesla geht zurück
auf den Erfinder und Elektro-Ingenieur
Nikola Tesla.

Gegen Ende der Unterrichtsstunde haben wir die Hausaufgaben bezüglich der
Ankreuzaufgaben besprochen. Wichtig ist bei diesen Aufgaben, auf die
Einheiten zu achten.