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Erzeugung von sinusförmiger Wechselspannung

Geräte und deren Funktion:

Helmholzspulenpaar zur Erzeugung eines homogenes Magnetfeldes
Netzgerät stellt den Erregerstrom für die Erzeugung des Magnetfeldes zur Verfügung
Voltmeter zur Messung der induzierten Spannung
Motor als Antrieb für die drehende Spule
drehbare Spule ist das Versuchsobjekt

Versuchsaufbau:

Versuchsdurchführung:

Der Erregerstrom wird auf 2A eingestellt. Dann wurde der Motor eingeschaltet. Dabei wurde der Zeiger des Voltmeters beobachtet. Außerdem wurde die Drehzahl variiert.

Versuchsbeobachtung:

Der Zeiger des Voltmeters schlägt abwechselnd positiv und negativ aus. Bei niedriger Drehzahl ist die Spannung klein und bei größerer Drehzahl (eine Umdrehung pro Sekunde) groß (-7,5mV und +7,5mV). Bei sehr großer Drehzahl vibrierte der Zeiger um 0V herum.
Bei senkrecht stehender Spule ist die Spannung maximal positiv oder negativ.
Bei waagerecht stehender Spule ist die Spannung 0V.

Versuchserklärung:

In der sich drehenden Spule wird eine Spannung induziert aufgrund der Änderung der wirksamen Fläche, denn das Magnetfeld ist während des Versuchs konstant. Beim Drehen ändert sich die wirksame Fläche z.B gerade so, dass sie sich verkleinert. Bis die Spule waagerecht steht, dann wird sie wieder größer. Dies bewirkt die Vorzeichenänderung.
Wenn die Spule sich langsam dreht, dann ist die Änderung der wirksamen Fläche klein, deshalb ist die induzierte Spannung auch klein. Bei einer schnell drehenden Spule ist die Änderung der wirksamen Fläche groß, deshalb ist die induzierte Spannung auch groß. Bei sehr großen Drehzahlen erfolgt die Änderung der wirksamen Flächen so schnell, dass der Zeiger des Voltmeters der Änderung der Spannungsänderung nicht mehr folgen kann.

Der Spannungsverlauf ist sinusförmig. Es gilt: U(t) = Uo * sin (ω * t)
Elongation ist die momentane Auslenkung: y(t) = Amplitude * sin ( ω * t)

Erstellt von Julia, Mai und Mihailo mit kleinen Ergänzungen durch Herrn Ecker 19.2.21.