|
Gegenwärtig diskutiert im
Forum
|
|
Physik
im Sachunterricht Protokoll erstellt von : Jens Gansert Thema: Magnetische Wirkung elektrischer Ströme Was ist überhaupt ein
Magnetfeld?
Ein
Dauermagnet oder ein Strom führender Draht üben auf magnetisierbare
Substanzen Kräfte aus, ohne sie zu berühren: Sie erzeugen ein magnetisches
Feld. Magnetfelder werden oft durch magnetische Feldlinien bzw. Flusslinien
graphisch veranschaulicht. Die Feldrichtung ist an jedem Punkt des
Magnetfeldes mit der Richtung der Feldlinien identisch. Die Feldstärke lässt
sich aus der Dichte der Feldlinien ablesen. Beim Stabmagneten gehen die
Feldlinien von einem Pol oder Ende aus und laufen in einem Bogen zum anderen
Pol. Die Feldlinien kann man sich als geschlossene Schleifen vorstellen, von
denen ein Teil im Inneren des Magneten verläuft. An den Polen liegen die
Feldlinien am dichtesten beieinander, hier ist das Feld am stärksten. Mit größerem
Abstand von den Polen wird das Feld schwächer, entsprechend verlaufen die
Feldlinien hier in größerem Abstand voneinander. 4.1.
Magnetfeld eines Stromdurchflossenen Drahtes Ein mit einer Spannungsquelle verbundener Leitungsdraht wird in einem Abstand von 4– 6 mm parallel über eine Kompassnadel geführt. Bei eingeschaltetem Strom wird die Nadel sofort aus ihrer Nord- Süd- Richtung abgelenkt. Wird der Stromkreis unterbrochen, pendelt die Kompassnadel wieder in ihre ursprüngliche Richtung zurück und kommt schließlich zur Ruhe. Es muss sich also bei der Bewegung der Elektronen im Leiter um einen gerichteten Vorgang, d.h. um einen elektrischen Strom handeln. Der Versuch zeigt, dass das Magnetfeld ein gerichtetes Feld ist. Weiter fanden wir heraus, dass die Richtung in der die Magnetnadel abgelenkt wird von der Stromrichtung abhängt. In unserem Versuch also war der von Gleichstrom durchflossenerer Draht von einem Magnetfeld umgeben, dessen Richtung durch die Stromstärke bestimmt wurde. Die Ablenkung der Magnetnadel erfolgt nach der sog. „Ampereschen Rechte- Hand- Regel“: Legt man die rechte Hand so über einen stromdurchflossenen Draht, dass die Fingerspitzen in Stromrichtung zeigen ( von – nach + ) und die innere Handfläche der unter dem Draht liegenden Magnetnadel zugekehrt ist, so wird der Nordpol der Nadel stets in Richtung des gespreizten Daumens abgelenkt. also: In der Umgebung von stromdurchflossenen Leitern oder von Magneten bestehen magnetische Felder, die man durch Kraftwirkungen auf magnetische Dipole nachweisen kann.
Versuch
1.2.5.: Gegenseitige Anziehung und Abstoßung zweier stromdurchflossener,
geradliniger Leiter Zwei Klemmstangen werden übereinander von ca. 30 cm an einem Stativ befestigt. Zwei Lamettafäden werden im Abstand von etwa 5 mm nebeneinander in der oberen Klemme festgeklemmt; die Enden werden in der unteren Klemme ebenfalls mit Abstand gefestigt. Es ist jedoch darauf zu achten, dass die beiden Lamettafäden nicht zu straff befestigt ein dürfen, da sonst logischerweise mehr Kraft benötigt wird um den Versuch anschaulich zu demonstrieren und die Fäden nicht durchbrennen. Schaltet man nun die Fäden in Parallelschaltung an einen Stromkreis, so ziehen sich die Fäden gegenseitig an und berühren sich nahezu auf ihrer ganzen Länge. Anschließend schließen wir die Lamettafäden noch in Reihe an der Stromkreis an. Dadurch werden die Lamettafäden vom Strom entgegengesetzt durchflossen. Nun beobachten wir, dass sich die beiden Fäden gegenseitig abstoßen. also: Wenn Ströme durch zwei parallele Leiter fließen, so
ziehen sich die beiden Leiter gegenseitig an, wenn der Strom in beiden Leitern
in die gleiche Richtung fließt. Fließen die Ströme allerdings gegenläufig,
so stoßen sich die Leiter gegenseitig ab. Versuch
1.2.11. Krafteinwirkung einer stromdurchflossenen Spule auf einen Weicheisenkern Eine Spule ( 500 Windungen ) wird so auf den Tisch gelegt, dass die eine Öffnung nach oben zeigt. Über der Spule wird eine Schraubfeder mit dranhängendem Weicheisenkern mittels einer Stabmuffe und eines Stativringes so an einem Stativ befestigt, dass der Eisenkern etwa 1 cm in das Spulinnere taucht. Die Spule wird über einen Gleitwiderstand, einen Strommesser und einen Schalter an ein Stromversorgungsgerät ( 10 V ) angeschlossen. Bei vollständig eingeschaltetem Widerstand wird der Stromkreis geschlossen. Dann wird der Widerstand langsam so weit verringert, bis die Stromstärke auf 4 A gestiegen ist. Dadurch wird der Eisenkern immer weiter in die Spule hineingezogen, bis er schließlich auf dem Boden aufsetzt. Wird die Stromstärke nun wieder langsam verringert, so zieht die Federkraft den Eisenkern allmählich wieder in die Ausgangslage zurück. Je stärker also der Strom ist, desto fester und weiter wird der Eisenkern nach unten hingezogen. Auch die Stromrichtung spielt hier keine Rolle, da der Weicheisenkern keine Pole besitzt. Er besteht also aus nichtgerichteten Elementarteilchen. Versuch 1.3.1. Die Tragkraft von Elektromagneten Versuch 1: Eine Spule mit 500 Windungen wird mit vertikal gerichteter Achse an ein Stativ geklemmt und über einen Schalter mit einem Stromversorgungsgerät ( 2 V --) verbunden. Schließt man den Stromkreis, so umgibt die Spule ein magnetisches Feld. Doch ist die Tragkraft noch so gering, dass nicht einmal ein eiserner Schlüssel an ihr hängen bleibt. Führt man aber nun einen Eisenkern in die Spule ein und klemmt ihn von oben mittels einer Stabmuffe und einer Parallelmuffe ebenfalls am Stativ fest, so kann die Spule beim anlegen der gleichen Spannung ein 1 kg Stück tragen. Man kann die Spannung auch noch bis zu 6 V erhöhen, wodurch man eine erhebliche Zunahme der Tragkraft erreicht. Versuch 2: Man hängt an einen U- Kern mit Hilfe einer dafür bestimmten Lasche an eine an ein Stativ geklemmte Stabmuffe, so dass die beiden Schenkel nach unten gerichtet sind. Auf die Schenkel schiebt man von unten her zwei Spulen mit je 500 Windungen und sichert die durch Anlegen einer Spannfeder gegen das Herabfallen. Man schaltet beide Spulen in Reihe über einen Schalter an ein Stromversorgungsgerät ( 6 V -- ), wobei man den Wicklungssinn zu beachten hat. Schließt man nun den Stromkreis, so wird ein waagerechter unter den U- Kern gehaltener I- Kern kräftig angezogen. Streift man über den I- Kern eine Lasche, so wird ein an diesen Stab gebundenes 5 kg Stück vom Elektromagneten getragen. Man kann auch hier die Spannung bi zu 12 V erhöhen. Deutung: Ein Elektromagnet ist ein Gerät, bestehend aus einer Magnetspule (in der Regel eine zylindrische Spule aus spiralförmig aufgewickeltem, isoliertem Draht) mit einem Kern aus Eisen in der Mitte. Fließt Strom durch die Spule, entsteht ein starkes Magnetfeld entlang der Spiralachse. Bringt man den Eisenkern in dieses Magnetfeld ein, richten sich mikroskopisch kleine Bereiche, die man als winzige Dauermagneten ansehen kann, an der Richtung des Magnetfeldes aus. Dadurch wird dieses vom Elektromagneten erzeugte Feld deutlich verstärkt. Die Elementarmagnete des Eisens richten sich im homogenen Magnetfeld des Spulinneren aus ( magnetische Influenz ) und sorgen für ein zusätzliches, zum Spulenfeld gleichgerichtetes Magnetfeld. Sind alle Bereiche vollständig ausgerichtet, erreicht die Magnetisierung des Kernes den Punkt der Sättigung, und eine weitere Erhöhung der Stromstärke hat kaum eine Wirkung. Wird der Strom unterbrochen, bleibt im Kern sogar Restmagnetismus zurück. Für moderne Technologien sind sehr starke Magnete von
entscheidender Bedeutung. Magnetschwebebahnen schweben auf Schienen aufgrund der
Wirkung starker Magnete, so dass keine Reibung mit den Schienen auftritt, die
den Zug bremsen würde. Sehr starke Magnetfelder benötigt man für die
kernmagnetische Resonanztomographie, die ein wichtiges Hilfsmittel ärztlicher
Untersuchungen ist. Supraleitende Magnetspulen kommen in leistungsfähigsten
Teilchenbeschleunigern zum Einsatz, um die beschleunigten Teilchen zu bündeln
und auf ihrer gekrümmten Bahn zu halten. [1]
Versuch 3 Demonstrationsversuche zum Induktionsgesetz3.1.
Induktionsspannung in bewegten Spulen Versuch 1: Abhängigkeit
der Induktionsspannung vom Magnetfluss Reaktion bei einer Spule mit 300 Wdg: 10- 20 mV AusschlagReaktion bei einer Spule mit 3600
Wdg: ca. 70 mV Ausschlag
Reaktion bei einer Spule mit 10.000
Wdg: weit über 150 mV Ausschlag
Versuch 2: Bewegung
einer Spule im Felde eines Hufeisenmagneten: Reaktion bei einer Spule mit 300 Wdg:
ca. 5 mV Ausschlag
Reaktion bei einer
Spule mit 3600 Wdg: ca. 30 mV Ausschlag
Reaktion bei einer
Spule mit 10.000 Wdg: ca. 70 mV Ausschlag
Versuch 3: Bewegung eines Magneten bei feststehender Spulea)
senkrecht zur Längsachse b)
Richtung Längsachse Reaktion bei einer Spule mit 300 Wdg: a) ca. 1mV Ausschlag
b) ca. 0, 5 mV Ausschlag
Reaktion bei
einer Spule mit 3600 Wdg: a) 10mV Ausschlag
b) 5 mV Ausschlag Reaktion bei einer Spule mit 10.000 Wdg:: a) ca. 40 mV Ausschlag b) ca. 20 mV Ausschlag Diese Werte
zeigen, dass eine Bewegung senkrecht zur Längsachse eine doppelt so große
Spannung induziert, als eine Bewegung in Richtung der Längsachse. Weiter
wird aus den Versuchen wird deutlich, dass wenn man einen Magneten durch Spulen
hin- und her bewegt, sich der Zeiger des Messinstruments nach rechts bzw. nach
links ausschlägt. Je mehr Windungen die Spule hat und je stärker der Magnet
ist, desto stärker schlägt der Zeiger aus. Hört man den Magneten zu bewegen,
so bleibt auch der Zeiger des Messinstruments sofort stehen. Es wird also
deutlich, dass durch die Bewegungen des Magneten in Richtung der Spule eine
Spannung induziert wird. Deutung: Wenn
ein Leiter, z. B. ein Draht, sich zwischen den beiden Polen eines Magneten
hindurchbewegt, so entsteht in dem Draht eine Potentialdifferenz, also eine
Spannung. Man sagt, dass ein bewegtes (zeitlich verändertes) magnetisches Feld
ein elektrisches Feld induziert (erzeugt). Dieses Phänomen ist auch in
umgekehrter Weise möglich. Das Magnetfeld und das elektrische Feld stehen
senkrecht aufeinander. Wenn der Draht durch einen Leiter mit einem Stromkreis
verbunden wird, fließt durch dieses System Strom. Nach diesem Prinzip
funktioniert ein Dynamo, in dem eine Drahtschleife in einem magnetischen Feld
rotiert. Versuch: Transformator An
die Primärspule eines Transformators werden verschiedene Wechselspannungen U1
angelegt, und die Spannung U2 an der Sekundärspule auftretende Spannung wird
abgelesen. Messungen werden durchgeführt, wenn a)
Primär- und Sekundärspule die gleiche Windungszahl haben b)
n1 kleiner als n2 ist c)
Die Windungszahl n1 der Primärspule größer ist als die Windungszahl n2
der Sekundärspule
a)
Windungszahlen:
n1= 500; n2= 500 b)
Windungszahlen:
n1= 500; n2= 1000 c)
Windungszahlen:
n1= 1000; n2= 500 Deutung: Ein
Transformator besteht normalerweise aus zwei benachbarten Drahtspulen, die um
einen einzigen Kern aus magnetischem Material gewickelt sind. Wenn ein Leiter in
einem Magnetfeld hin und her bewegt wird, ändert der Strom im Leiter ständig
seine Flussrichtung. Mehrere Strom erzeugende Geräte arbeiten nach diesem
Prinzip und erzeugen so einen Wechselstrom. Im Vergleich zu Gleichstrom hat
Wechselstrom mehrere nützliche Eigenschaften. Der in der Praxis wichtigste
Vorteil des Wechselstromes liegt darin, dass Spannung und Stromstärke durch
einen Transformator auf fast jeden gewünschten Wert gebracht werden können.
Wenn ein Wechselstrom in einer Drahtspule fließt, werden Magnetfelder mit ständig
umkehrenden Polen auf- und abgebaut. Wenn ein anderer elektrischer Leiter oder
eine Drahtspule in das Magnetfeld der ersten Spule gebracht wird, ohne dass eine
elektrische Verbindung besteht, induziert das Magnetfeld einen Wechselstrom in
der zweiten Spule. Wenn die zweite Spule eine größere Anzahl von Wicklungen
hat als die erste, ist die in der zweiten Spule induzierte Spannung größer als
die Spannung in der ersten Spule, da das Magnetfeld auf eine größere Anzahl
von Einzelleitern einwirkt. Umgekehrt ist die induzierte Sekundärspannung
kleiner als die Primärspannung, wenn die Sekundärspule eine geringere Anzahl
von Wicklungen aufweist.
[1]"Magnetismus," Microsoft® Encarta® Enzyklopädie 2000. © 1993-1999 Microsoft Corporation. Alle Rechte vorbehalten. Anonym: schnarch! Njubu: langweilig Magnetfeld: wozu kann man das überhaupt gebrauchen?
Kraftfeld: Das musst du selber entscheiden, ob du das für wichtig erachtest.
:-): danke!
Anonym: Ganz ok. Zum Glück nicht zu kompliziert...(-; Anonym: Boah...ist das unverständlich... Anonym: Hier kann man ja nichts verstehen!!!!!!!!!!!!!!!! Anonym: Boah.. sind hier viele dumme Leser
THANK_YOU: Super. Genau das brauche ich fürs Praktikum
Aus_Berlin: auch DANKE. Anonym: Mann,eh das kann mann gut für Info gebrauchen. anonym: Danke ! hat geholfen für ein referat :-) Anonym: Habe zwar nicht alles verstanden, aber sonst ganz hilfreich!! aly: booooha neeeee das geeeht doch niiicht eichhörnchen^^: ja toll wo find ich jet was über magnetische wirkung von elktrischen strom? egal^^ elektrische Strom: Über dir mein liebes Eichhörnchen. Vorraussetzung ist allerdings, dass du LESEN kannst. Das scheinst du wohl nicht zu können.
Anonym: blöddd Otto-Nagel-Gym: hey,
zapper: Wenn manche von euch nicht mal das hier verstehen, dann tut ihr mir echt Leid.
David: So was muss dir nicht leid tun. Ein paar Leute müssen doch noch unseren Müll wegräumen. ???????????: Sry nicht das was ich brauche! Jens: Lieber ??????
Jenny: leute ihr müsst ja wissen, das der lautsprecher, der dynamo, der generator und einige andere ding nur mit dem elektromagnetismus funktionieren! also ich finde dieses thema echt spannend... das ist aber jedem seine eigene meinung. am anfang ist es echt schwierig, aber wer sich echt für sowas interessiert rafft des auch. mir hat es auf jeden für mein referat geholfen. DANKE!!! hab euch lieb knutscher <3 löl: leute ihr müsst wissen das das hier super ist xD
NinS: Naja,, ein wenig unverstäntlich aber die versuche sind gut..konte ich gut als beispiel ins referat einbringen din vater: es ist SUPER! Dankr für diesen tollen texxt Anonym: NOCHMAL DANKE- IHR HELDEN Anonym: hallo tobi: boah danke ey zwar nich ganz was ich brauchte aba schon mal etwas thx Johan: Das ist echt gut diese seite
Anonym: scheinst ja die physik hier etwas verstanden zu haben wenn du diese seite gut findest >Johan<. dann kannst du ja jetzt anfangen deutsch zu lernen <.< Bürger: Was hat denn Physik mit deutscher Sprache zu tun??
Anonym: zu doof zum verstehen was?
Bürger: ohh..hat da etwa jemand schlechte Laune *lach* Anonym: danke danke du hast mir viel arbeit erspart hanne: dito. Mir auch!! Anne: Ich studiere auch an der Uni - Siegen. Bist du schon fertig mit studieren? Kannst mir ja mal deine ganzen Praktikumsberichte geben ; oder mal so bei mir melden*G*
Anna: hây tôll îch hâb hîer zwâr nîcht dâs gêfûndên wâs îch gêsûcht hâbê âbêr êgâl nâjâ bîs dânn bb anonym: alles SUPER hier. Danke für alles. gtdjx: sehr interessante seite hdhakh: lol,boring,boring Mr. Unbekannt: Die seite is net schlecht aber man kann net viel lesen Jens: Hi Mr. Unbekannt,
Celina: Ich versteh das nich....... Celina: HIIIIIILFEEEEEEEEE! warum ist Physik soooooo kompliziert? Carmen: Hilfe!!! Warum ist das alles sooooooooooo Kompliziert? Such eigentlich nur nach Relaisen(?). Wer ist dieser Jens? Anonym: bilder fehlen Anonym: jo, ganz gut hier, kann allerdings nichts zur chemischen wirkung des elektrischen stromes finden! obwohl es bei diesem begriff drinstand, un das find i nich gerade klasse, aba der rest is supi ;-) Anonym: is das hier nn chat oda was......komt mir jednfals so vor!!!!! :-( j: ich brauch was zum gong verdammt Lola: ich komme damit gernicht klar gibt es nicht hier ürgend wo "Suche" wo mann die fragen stellen kann??????????????????????????? lilly: kann mir jemand helfen brauche grundinfos zu generator und motor! Anonym: echt toll spuCKgeist: jo schon i-wie ne gude seide,aba net so ganz des was ich such christina: wie lässt sich die magnetische kraft von zwei magneten vergleichen?? nuri buri: ich checke nix davon =) fdghrtdfh: Endlich habe ich die Wirkung magnetischer Ströme verstanden. Super. Danke, danke, danke! steffi: danke das rettet meine physik note :-) ...alexia...: was ist ein erdmagnetfeld ...alexia...: wäre echt nett wenn es mir jemand erklären könnte:) Jens: Alexia,
Aus_Deutschland: Leck mich am *** ... ach du ***eisse ... ich versteh gar nix *verzweifel* :-'( Uwe: Warum treten bei einer Spule mit mehreren Windungen größere Kräfte auf(bei gleicher Stromstärke)? Magnetfeld: Bei einer größeren Spule sind mehr Lagen/Schichten vorhanden. Die Windungszahldichte ist daher groß.
Uwe: Vielen Dank für die Antwort!! Mirko: Damit eine Spule rotiert,muss die Stromrichtung jeweils umgekehrt werden,wenn die Spule snkrecht im Magnet steht.
Magnetfeld: Es muss ein Wechselstrom sein.
nataly: wow echt unkompliziert erklärt und gut zusammengefasst, habe in meinem physikbuch echt soo viel scheiss gefunden den man ja nich braucht Juli: Falsch beim Gleichstrom würde 2 Mal ein strom fließen, nämlich bei an- und bei ausschalten Anonym: Hey wie gehts leutzzz?lg niki Anonym: nobody da?egal bis bald ma Anonym: gruß niki Freie Energie: Also eine kleine Erweiterung zu den Magnetfeldern/Magneten liegt schon an, hier gibts dazu tolle Experimente u. recht abgefahrene Erkenntnisse. ;-)
ich bin der beste yoooo: Ich finde die Seite ganz ok.Eyyy, wer die Seite schlecht findet der kriegt von mir eine aufs Maul!!!!!! miley: ich weiß noch nicht genau ob ich eine gute note für dieses referrat bekomme aber mit diesen informationen
anonym: was das? karen: ich habe gar nichts verstanden... karen: ich habe jetzt gelesen und verstanden das ist interessant.. Anonym: hi,hat mich gehilft!
windrunner: Super Seite. Sehr viele Informationen. Danke
peterhans: Kann nur zustimmen. Bin nur nicht klug genug,das zu verstehen.. ..: huhuuu jan lukas: Danke Hier geht es ZUM FORUM |
