Material und Aufbau
- Batterie oder Gleichstromquelle (\(I_{\rm{mindest}}=5\,\rm{A}\))
- starker Magnet (U- oder Hufeisenform)
- kurzer Aluminiumstab / alternativ: Kohlestift z.B. von Kohlebogenlampe
- Zwei lange Aluminiumröhren / alternativ: Stativstangen
- Stativmaterial
Ein kurzer, runder Aluminium- oder Kohlestab (beides ist nicht ferromagnetisch) wird frei beweglich auf zwei waagrechte Stangen gelegt, die als Stromzuführung dienen. Durch einen starken Hufeisenmagnet erzeugt man um den Alu- bzw. Kohlestab ein nahezu homogenes Magnetfeld. Man verbindet die beiden waagerechten Stangen mittels Krokodilklemmen und Kabel mit der elektrischen Quelle. Über einen Taster kann der Stromkreis geschlossen und für einen Strom durch den Alu- bzw. Kohlestab im Magnetfeld gesorgt werden.
Hinweise:
- Ein Aluminiumstab rollt meist besser über die Stangen als ein Kohlestab.
- Aluminiumröhren anstatt Stativstangen als waagerechte Stangen erleichtert die Handhabung des Versuchs. Werden Stativstangen genutzt müssen diese gut befestigt werden, um Auswirkungen des Magneten auf den Aufbau zu verhindern.
- Die üblichen Leiterschaukeln sind so breit, dass man die Leiterschaukel nicht so positionieren kann, dass Magnetfeldrichtung und Stromrichtung durch das bewegliche Leiterstück übereinstimmen. Im Gegensatz dazu lässt sich das Kohlebruchstück leicht an den Abstand der beiden Magnetpole des Hufeisenmagneten anpassen und sich parallel zu den Feldlinien anordnen.
Durchführung
Im ersten Teilversuch positionierst du den Magneten so, dass die magnetischen Feldlinien senkrecht zum Alu- bzw. Kohlestab verlaufen. Im zweiten Teilversuch drehst du den Magneten so, dass die magnetischen Feldlinien parallel zum Alu- bzw. Kohlestab verlaufen.
Beobachtung
Im ersten Teilversuch (vgl. untenstehendes Video) fließt der Strom durch den Alu- bzw. Kohlestab senkrecht zu den magnetischen Feldlinien. Der Alu- bzw. Kohlestab rollt in den Magneten hinein oder aus dem Magneten heraus - je nach Stromrichtung bzw. Richtung der magnetischen Feldlinien.
Im zweiten Teilversuch (vgl. nebenstehende Bildergalerie) fließt der Strom durch den Alu- bzw. Kohlestab parallel zu den magnetischen Feldlinien. Der Alu- bzw. Kohlestab bleibt unabhängig von der Polung und der Magnetfeldrichtung an seiner Ausgangsposition liegen.
Ergebnis
Wenn ein Strom senkrecht zu den magnetischen Feldlinien verläuft, dann wirkt eine magnetische Kraft zwischen Magnet und Strom.
Wenn ein Strom parallel zu den magnetischen Feldlinien verläuft, dann wirkt keine magnetische Kraft zwischen Magnet und Strom.