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Referat aus der Physik

© Sebastian Stumpf

 

Thema: Das Magnetfeld langer Spulen

 

Versuchsaufbau:

Benötigte Geräte:

Bemerkung: Anstelle des Teslameters kann auch eine Induktionsspule mit ballistischem Galvanometer verwendet werden.

Versuch 1:

Abhängigkeit der Feldgröße B von der Länge l der Spule bei Konstantem I

Für den 1. Versuch wird der Quotient n= N/l (Windungsdichte) eingeführt. Während des Versuches werden Windungszahl und Länge der Spule gleichmäßig vergrößert, sodass die Windungsdichte n immer gleich bleibt.

Die magnetische Flußdichte B wird dann in Abhängigkeit von der Länge der Spule l gemessen (mit Axialer Hallsonde).

 

Bemerkung: Bei der Messung von B ist 1 T = 1 Vs/m²

 

I in A

l in m

B in mT

1

0

 

1

0,01

 

1

0,02

 

1

0,03

 

1

0,04

 

1

0,05

 

1

0,06

 

1

0,07

 

1

0,08

 

1

0,09

 

1

0,1

 

1

0,11

 

1

0,12

 

1

0,13

 

1

0,14

 

 

 

Ergebnis:

Ab der bestimmten Spulenlänge lm ist B konstant anzusehen.

 

Versuch 2:

Abhängigkeit der Feldgröße B von der Windungsdichte n bei konstantem I

Bei dem 2. Versuch wird die Windungsdichte verändert, das heißt in diesem Fall, dass die Windungszahl vergrößert wird und nicht die Länge Þ die Windungsdichte steigt.

Für diese Messungen wird eine tangentiale Hallsonde verwendet.

  n=600/0,12=5000 Wdg./m
I in A

0,5

0,5

0,5

l in m

2·0,06

2·0,06

2·0,06

Ng

600

1200

2400

n in Wdg./m

5000

10000

20000

B in mT      

Ergebnis: Bei I=Constant gilt:

B ~ n Þ B ~ N/l

Versuch 3:

Abhängigkeit der Feldgröße B von I bei konstantem n

Bei dem 3.Versuch werden weder Windungszahl noch Länge verändert (Þ n=Constant).

Die Stromstärke I dagegen, wird stufenweise von 0 A bis zu 4A erhöht.

Für diesen Versuch wird eine tangentiale Hallsonde verwendet.

I in A

B in Vs/m2

0

 

1

 

2

 

3

 

4

 

Ergebnis: Bei konstantem n gilt:

B ~ I

Wenn man alle Ergebnisse zusammenfaßt gilt:

B ~ IN/l oder B ~ I · n

 

 

Die Größe IN/l wird mit H (magnetische Feldstärke oder magnetische Erregung) bezeichnet.

H:= I·N/l

[H] = A/m

 

 

Bemerkung: Diese Formel gilt für "unendlich" lange Zylinderspulen, d.h. mit l ³ lm .

 

 

Es ergibt sich nun:

B ~ H oder B = m 0 · H

 

 

Anhang:

Weitere Messungen:

Zu Versuch 1:    
N=300      

l in m

B in mT

B in mT

B in mT

0

0,4

0,3

0,3

0,01

0,5

0,6

0,6

0,02

1,5

1,3

1,4

0,03

2

2

2

0,04

2,3

2,2

2,2

0,05

2,4

2,3

2,2

0,06

2,5

2,2

2,2

0,07

2,5

2,2

2,3

0,08

2,3

2,3

2,3

0,09

2,4

2,4

2,3

0,1

2,3

2,3

2,4

0,11

2,3

2,3

 

0,12

2,4

2,3

 

0,13

2,4

2,3

 

0,14

2,4

2,4

 

0,15

2

2,3

 

0,16

1,9

2,1

 

0,17

1,7

1,9

 
Zu Versuch 2:      
       
Ng

600

1200

2400

n in Wdg./m

5000

10000

20000

B in mT

2,4

4,7

9

B in mT

2,3

4,6

8,9

B in mT

2,3

5,2

8,8

B in mT

2,5

4,7

8,9

Zu Versuch 3:    
       

I in A

B in Vs/m2

B in Vs/m3

B in Vs/m4

0

0

0

0

1

4,7

4,6

4,6

2

9,1

9,1

9,1

3

13,7

13,5

13,6

4

19

18,5

18,3

Quelle: Müller / Leitner / Mráz: LK 1. Semester (Elektrische und magnetische Felder); Ehrenwirth

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