Die Induktionsspannung bei Änderung von A durch Drehen

Präsentation zum Thema: "Die Induktionsspannung bei Änderung von A durch Drehen"—  Präsentation transkript:

1 Die Induktionsspannung bei Änderung von A durch Drehen
Praktikum 12.2 Thema: Ferromagnetismus – Elektromagnetische Induktion Versuch 2 Die Induktionsspannung bei Änderung von A durch Drehen Von: Leo Thiessen, Daniel Hetterle, Philipp Hodges, Maria Walger, Alex Dick

2 2008 - 1. Praktikum 12.2 Thema: Ferromagnetismus – Elektromagnetische Induktion
Durch eine Änderung des magnetischen Flusses Φ wird in einer Spule eine Spannung induziert Induktionsgesetz: Ui=-N*Φ` (Φ`= Änderung des magn. Flusses)

3 2008 - 1. Praktikum 12.2 Thema: Ferromagnetismus – Elektromagnetische Induktion
Vorversuch Zusammenhang zw. Stromstärke I und der magnetischen Feldstärke B im HELMHOLTZ-Spulenpaar Ergebnis: I~B

4 2008 - 1. Praktikum 12.2 Thema: Ferromagnetismus – Elektromagnetische Induktion
Hauptversuch - Aufbau

5 2008 - 1. Praktikum 12.2 Thema: Ferromagnetismus – Elektromagnetische Induktion
Hauptversuch

6 Hauptversuch Geräte HELMHOLTZ-Spulenpaar Stromversorgung Amperemeter
Praktikum 12.2 Thema: Ferromagnetismus – Elektromagnetische Induktion Hauptversuch Geräte HELMHOLTZ-Spulenpaar Stromversorgung Amperemeter Induktionsspule Experimentiermotor PHYWE Schleifringe oder lange Anschlusskabel PHYBOX Computer Teslameter

7 2008 - 1. Praktikum 12.2 Thema: Ferromagnetismus – Elektromagnetische Induktion
Hauptversuch Ziel: Untersuchung der Abhängigkeit des Flächenvektors A und der Induktionsspannung Ui

8 Hauptversuch Ergebnisse der Untersuchung:
Praktikum 12.2 Thema: Ferromagnetismus – Elektromagnetische Induktion Hauptversuch Ergebnisse der Untersuchung:

9 Rechnung 1. A = a ∙ b A' = a ∙ b' b' = b ∙ cos ∙ α
Praktikum 12.2 Thema: Ferromagnetismus – Elektromagnetische Induktion Rechnung 1. A = a ∙ b A' = a ∙ b' b' = b ∙ cos ∙ α A' = a ∙ b ∙ cos ∙ α α = Drehwinkel A' = A ∙ cos ∙ α 2. φ = B ∙ A' φ = magn. Fluß φ = B ∙ A ∙ cos ∙ α

10 Rechnung 3. Ui = -N ∙ (d φ/dt) = -N ∙ (d(B ∙ A ∙ cos α)/dt)
Praktikum 12.2 Thema: Ferromagnetismus – Elektromagnetische Induktion Rechnung 3. Ui = -N ∙ (d φ/dt) = -N ∙ (d(B ∙ A ∙ cos α)/dt) = -N ∙ B ∙ A ∙ (d(cos α/dt) 4. α = w ∙ t w = Winkelgeschwindigkeit = (2 ∙ ∏)/T T = Periodendauer Ui = -N ∙ B ∙ A ∙ (d(cos w ∙ t)/dt Ableitung Ui= N ∙ B ∙ A ∙ w ∙ sin w ∙ t

11 1. Ableitung: |Ui|= -A ∙ sin (w ∙ t) ∙ w  Kettenregel wird benutzt
Praktikum 12.2 Thema: Ferromagnetismus – Elektromagnetische Induktion Zeigen Sie, dass bei Ihrem Versuch |Ui| ~ A = (A ∙ cos φ ) ° = (A ∙ cos ∙ (w ∙ t)) ° gilt! Rechnung: 1. Ableitung: |Ui|= -A ∙ sin (w ∙ t) ∙ w  Kettenregel wird benutzt 2. Einsetzen in Ui = -n ∙ B ∙ A' : Ui = n ∙ B ∙ A ∙ sin (w ∙ t) ∙ w 3. Ergebnis: Bei der Drehung einer Spule im homogenen Magnetfeld wird die Momentanspannung Ui induziert, die sich sinusförmig mit der Winkelgeschwindigkeit w ändert.

12 Konkrete Berechnung Umax=500*1,5*10^-3T*0,0275^2m²*2π/0,24sec
Praktikum 12.2 Thema: Ferromagnetismus – Elektromagnetische Induktion Konkrete Berechnung T=0,24 sek B=1,5 mT (Messung aus dem Vorversuch) A= (0,0275 m)^2 N=500 Umax=500*1,5*10^-3T*0,0275^2m²*2π/0,24sec Umax=14,9mV  Errechneter Wert stimmt in etwa mit dem gemessenem Wert überein

13 Rechnung Kontrolle: B über I berechnen
Praktikum 12.2 Thema: Ferromagnetismus – Elektromagnetische Induktion Rechnung Kontrolle: B über I berechnen

14 Mögliche Fehlerquellen
Praktikum 12.2 Thema: Ferromagnetismus – Elektromagnetische Induktion Mögliche Fehlerquellen Messungenauigkeiten Zu niedriger Taktbereich Schlechte Kontakte an der Halterung der Spule Probleme mit der Phybox (x-Achse wurde oft nach oben verschoben) Kabel störanfällig

15 Messung des Erdmagnetfeldes
Praktikum 12.2 Thema: Ferromagnetismus – Elektromagnetische Induktion Messung des Erdmagnetfeldes Das B-Feld des HELMHOLTZ-Spulenpaares wird mit dem B-Feld der Erde ausgetauscht Fläche der Spule wird senkrecht zu dem Erdmagnetfeld ausgerichtet Über die gemessene Spannung kann das Erdmagnetfeld bestimmt werden

16 Messung des Erdmagnetfeldes
Praktikum 12.2 Thema: Ferromagnetismus – Elektromagnetische Induktion Messung des Erdmagnetfeldes Umax=0,44 mV T=0,18 sek A=0,0275^2 m² N=500 Ui =N*B*A*ω*sin(ω*t)  B= Ui/(N*A*ω*sin(ω*t)) B=0,44*10^-3 V/(500*0,0275^2m²*2π/0,18sek) = 3,33*10^-5 T  Entspricht etwa dem Literaturwert (3-6*10^-5 T)

17 Mögliche Fehlerquellen bei der Messung des Erdmagnetfeldes
Praktikum 12.2 Thema: Ferromagnetismus – Elektromagnetische Induktion Mögliche Fehlerquellen bei der Messung des Erdmagnetfeldes Starke Beeinflussung durch Geräte (z.B. PC) in der Umgebung Kabel müssen abgeschirmt sein, sonst kommt es zu unsinnigen Werten (Man misst die Netzfrequenz der umliegenden Kabel) Man arbeitet mit sehr kleinen Werten, sodass Messungenauigkeiten sich stärker auswirken

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Quellen Metzler Physik