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Einführungsversuch zur Induktion

Leiterschleife im homogenen Magnetfeld

Geräte und deren Funktion:

Voltmeter zur Messung einer Spannung, Leiterschleife als Versuchsobjekt, Hufeisenmagnet zur Bereitstellung eines homogenen Magetfeldes

Versuchsaufbau:

Versuchsdurchführung:

Die Leiterschleife wird im Magnetfeld quer zu den magnetischen Feldlinien hin und her geschaukelt. Dabei beobachten wir das Voltmeter.

Versuchsbeobachtung:

Der Zeiger des Voltmeters bewegt sich hin und her. Er zeigt damit abwechselnd eine positive und negative Spannung an. Die Spannung beträgt etwa +1V oder -1V. Wenn die Leiterschleife in den Magneten hinein bewegt wird ist die Spannung positiv und beim Herausbewegen negativ. Beim Anhalten ist keine Spannung zu messen. Bei einer schnellen Bewegung ist die Spannung größer und beim Anhalten 0V. Verdrehung der Leiterschleife führt zu einer Umkehrung der Spannung. Bei einer Umkehrung des Magnetfeldes führt es auch zu einer Umkehr der Spannung.

Versuchserklärung:

Bewegt man eine Leiterschleife in einem Magnetfeld, so wird an Ihren Enden eine Spannung erzeugt. Diesen Vorgang nennt man Induktion.

Bewegen sich Elektronen im Magnetfeld so wirkt auf sie die Lorentzkraft. Dadurch bewegen sich die Elektronen innerhalb des Leiters in Richtung der Lorentzkraft. Das bedeutet, dass sich die Elektronen an dem Ende des Leiters sammeln und dort einen Elektronenüberschuss bilden. An dem anderen Leiterende entsteht deshalb ein Elektronenmangel.
Für die Lorenzkraft auf eine einzelnes Elektron gilt:
F_L= e * v * B
e: Die Ladung eines Elektrons
v: Die Geschwindigkeit der Elektronen
B: Magnetische Flussdichte
Bei Umkehr der Bewegungsrichtung ist die Richtung der Lorenzkraft auch umgekehrt.Deshalb vertauschen sich der Minus- und Pluspol. Ebenso bei der Umkehrung des Magneten, wodurch sich die Richtung der magnetischen Flussdicht B umkehrt. Deshalb sind auch in diesem Fall die Pole vertauscht.

Erstellt von Julia und Mai mit kleinen Ergänzungen durch Herrn Ecker 22.1.21.