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Versuche

Magnetische Kraft auf eine stromdurchflossene Leiterschaukel

Ziel des Versuchs

  • Veranschaulichung der magnetischen Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter
  • Untersuchung der Richtung der magnetischen Kraft
  • Herleitung oder Bestätigung der Drei-Finger-Regel der rechten Hand

Abb. 1 Schaukel mit Permanentmagnet

 

Aufbau und Durchführung

Joachim Herz Stiftung
Abb. 2 Versuchsaufbau

Ein bewegliches Leiterstück, eine sog. Leiterschaukel, wird in das kräftige Magnetfeld eines Hufeisenmagneten gebracht. Die Leiterschaukel wird an ein Gleichstromnetzgerät angeschlossen (maximaler Strom mindestens 2 A).

Nun lässt du durch das im Magnetfeld befindliche Leiterstück einen hoher Gleichstrom fließen und beobachtest das Verhalten der Leiterschaukel.

Der Hufeisenmagnet kann umgedreht und die elektrische Quelle umgepolt werden. Du kannst somit vier Teilversuche durchführen.

Beobachtung

Abb. 3 zeigt in 6 Bildern die Durchführung des Versuchs.

Aufgabe

Beschreibe die Beobachtungen, die du in den Teilexperimenten machen kannst.

Gib dabei auch jeweils die Richtung des Magnetfelds und die elektrische Stromrichtung an.

Lösung

  • Abb. 3.1 Das Magnetfeld ist nach unten gerichtet. Wenn kein Strom durch die Leiterschaukel fließt, wirkt auch keine Kraft auf die Leiterschaukel.
  • Abb. 3.2 Wenn das Magnetfeld nach unten gerichtet ist und der elektrische Strom aus der Zeichenebene herausfließt, dann wirkt auf die Leiterschaukel eine Kraft nach rechts.
  • Abb. 3.3 Wenn das Magnetfeld nach unten gerichtet ist und der elektrische Strom in die Zeichenebene hineinfließt, dann wirkt auf die Leiterschaukel eine Kraft nach links.
  • Abb. 3.4 Das Magnetfeld ist nach oben gerichtet. Wenn kein Strom durch die Leiterschaukel fließt, wirkt auch keine Kraft auf die Leiterschaukel.
  • Abb. 3.5 Wenn das Magnetfeld nach oben gerichtet ist und der elektrische Strom aus der Zeichenebene herausfließt, dann wirkt auf die Leiterschaukel eine Kraft nach links.
  • Abb. 3.6 Wenn das Magnetfeld nach oben gerichtet ist und der elektrische Strom in die Zeichenebene hineinfließt, dann wirkt auf die Leiterschaukel eine Kraft nach rechts.
Ergebnis und/oder Erklärung
Aufgabe

Falls du die Drei-Finger-Regel der rechten Hand noch nicht kennst, so leite aus den Beobachtungen der Teilversuche eine Regel her, wie man aus der Richtung des Magnetfelds und der elektrischen Stromrichtung die Richtung der magnetischen Kraft bestimmen kann. Tipp: Der Daumen, der Zeige- und der Mittelfinger der rechten Hand sind sehr hilfreich.

Falls du die Drei-Finger-Regel der rechten Hand bereits kennst, so erkläre mit ihrer Hilfe die Richtung der magnetischen Kraft in den Teilversuchen.

Lösung

Die Lösung der Aufgabe findest du in Abb. 4.