•Induktionsspule (waagerechte Seitenlänge l = 5,2cm; Windungszahl N = 500)
•Messverstärker
•Voltmeter
•Motor (langsam)
•Dünner Stift (z.B. Stricknadel)
•Rolle und Faden (Zwirn)
Der Motor wickelt einen Zwirn auf eine Stricknadel und zieht mit möglichst geringer Geschwindigkeit eine Induktionsspule aus dem homogenen Feld einer langen Feldspule.
Man misst mit einem spannungsempfindlichen Messverstärker die Induktionsspannung.
Beobachtung
Geschwindigkeit v
0,013m/s
0,0085m/s
Induktionsspannung Uind
1,4mV
0,90mV
Auswertung
Zeige mit Hilfe der Messwerte, dass sich für die magnetische Kraftflussdichte B in beiden Teilversuchen derselbe Wert ergibt und bestimmen Sie diesen.
In einem Leiterstück der Länge l, das mit der Geschwindigkeit v senkrecht zu einem Magnetfeld der Flussdichte B bewegt wird, ergibt sich die folgende Induktionsspannung: \[{U_{ind}} = B \cdot v \cdot l\] In einer rechteckigen Spule der Kantenlänge l mit N Windungen wird diese Spannung Uind in jedem der N Leiterstücke erzeugt und die Summe der in Serie geschalteten Spannungen am Messgerät gemessen.
Solange nur eine Seite der Rechteckspule im Magnetfeld ist ergibt sich die Spannung: \[{U_{ind,N}} = N \cdot B \cdot v \cdot l\quad \Rightarrow \quad B = \frac{{{U_{ind,N}}}}{{N \cdot v \cdot l}}\] \[\begin{array}{l}{\rm{1}}{\rm{.}}\;{\rm{Messung:}}\quad B = \frac{{1,4 \cdot {{10}^{ - 3}}}}{{500 \cdot 0,013 \cdot 0,052}}\frac{{\rm{V}}}{{{\textstyle{{\rm{m}} \over {\rm{s}}}} \cdot {\rm{m}}}} = 4,1 \cdot {10^{ - 3}}\frac{{{\rm{Vs}}}}{{{{\rm{m}}^{\rm{2}}}}}\\{\rm{2}}{\rm{.}}\;{\rm{Messung:}}\quad B = \frac{{0,90 \cdot {{10}^{ - 3}}}}{{500 \cdot 0,0085 \cdot 0,052}}\frac{{\rm{V}}}{{{\textstyle{{\rm{m}} \over {\rm{s}}}} \cdot {\rm{m}}}} = 4,1 \cdot {10^{ - 3}}\frac{{{\rm{Vs}}}}{{{{\rm{m}}^{\rm{2}}}}}\end{array}\]
