Aufbau und Durchführung
Wir stellen 4 Rohre mit gleicher Länge und gleichem Durchmesser, aber aus unterschiedlichen Materialien (Stahl, Kupfer, Aluminium und Plastik) lotrecht nebeneinander auf. Dann lassen wir Ringmagnete, die mit etwas Spiel um die Rohre passen, fallen und beobachten die Fallzeiten.
Alternative: Der Versuch kann auch mit kleinen Magneten durchgeführt werden, die im Inneren der Rohre nach unten fallen.
Beobachtung
Aufgabe
Formuliere die Beobachtungen während der Durchführung des Versuchs.
Erklärung
Die Animationen in Abb. 2 zeigen die Situation bei in den Rohren fallenden Magneten. Aus physikalischer Sicht laufen jedoch die gleichen Prozesse ab, wie wenn Ringmagnete außen an den Rohren nach unten fallen.
In Zonen des Kupferzylinders treten sich ändernde Magnetfelder (hellgrün) auf, die nach LENZ Induktionsströme (rot) hervorrufen, welche die Ursache ihrer Entstehung (fallender Magnet) zu hemmen suchen.
In der rechten Animation sind zusätzlich zur linken Abbildung die Magnetfelder (dunkelgrün) der Induktionsströme eingezeichnet.
Das Magnetfeld des unteren Induktionsstroms ist dem des Permanentmagneten entgegengerichtet. Es stehen sich zwei Nordpole gegenüber: Abbremsung des Permanentmagneten.
Das Magnetfeld des oberen Induktionsstroms ist dem des Permanentmagneten gleichgerichtet. Es stehen sich ungleichnamige Pole gegenüber: Abbremsung des Permanentmagneten.
Kupfer ist ein guter Leiter, daher treten hier die größten Induktionsströme auf. Der Magnet wird am stärksten gehemmt. Alu leitet schon schlechter als Kupfer, daher fällt der Magnet etwas schneller, da die Induktionströme nicht mehr so groß sind. Stahl und Plastik leiten noch deutlich schlechter und der Magnet wird beim Fall kaum gehemmt.
Aufgabe
Nun wird anstatt eines Ringmagneten ein Eisenring nach unten fallen gelassen.
Erläutere, welche Beobachtung du erwarten würdest.
Nun wird der Aufbau um ein in Längsrichtung "geschlitztes" Kupferrohr erweitert. Wieder lässt du zwei Ringmagnete außen am Kupferrohr und außen am geschlitzten Kupferrohr fallen.
Erläutere erneut, welche Beobachtung du erwarten würdest.