Aufbau
Joachim Herz Stiftung
Eine lange Zylinderspule wird an eine elektrische Quelle (links) angeschlossen, so dass ein Strom mit veränderlicher Stromstärke \(I\) durch die Spule fließen kann. Eine Zylinderspule gilt dabei als "lang", wenn ihre Länge \(l\) wesentlich größer als ihr Durchmesser \(d\) ist: \(l \gg d\).
Mit einer axialen HALL-Sonde, die an das Betriebsgerät für eine HALL-Sonde (rechts) angeschlossen ist, kann die magnetische Flussdichte \(B\) gemessen werden. Das Messprinzip von HALL-Sonden lernst du möglicherweise erst später kennen.
1. Teilversuch: Untersuchung der magnetischen Flussdichte senkrecht zur Spulenachse
Durchführung und Beobachtung
Bewegt man die Hallsonde im Innenraum der Spule senkrecht zur Spulenachse (Abb. 2), so misst man über den gesamten Querschnitt hinweg die gleiche magnetische Flussdichte \(B\). Auch ganz nahe an den Drahtwindungen ist die magnetische Flussdichte so groß wie an der Spulenachse.
2. Teilversuch: Untersuchung der magnetischen Flussdichte parallel zur Spulenachse
Durchführung und Beobachtung
Bewegt man die Hallsonde im Innenraum der Spule parallel zur Spulenachse (unteres Bild rechts), so misst man fast über die gesamte Länge hinweg die gleiche magnetische Flussdichte \(B\). Erst an den Enden und außerhalb der Spule wird die Flussdichte kleiner. An den Enden der Spule ist die Flussdichte halb so groß wie im Innenraum.
Ergebnis der beiden Teilversuche
Das Magnetfeld im Innenraum einer langen Zylinderspule ist weitgehend homogen, d.h. es hat fast überall die selbe Richtung und die selbe magnetische Flussdichte.