Kraft auf Leiterschaukel mit Stromwaage

• Stromwaage L51632 mit Leiterschaukel

Beim Transport immer die Verriegelung zuschrauben (siehe letztes Bild) und diese zum Experimentieren lösen.

• stabilsierte Gleichspannungsnetzgeräte mit 5A oder 10A, z.B. Netzgerät 12V/20A 52247 und Netzgerät 18V/5A P117.04.93
• Laser
• Demonstrationsmultimeter
• Ausgleichsgewichte
• zusammensetzbare Spule, bzw. Spule mit Spalt
• Multimeter mit Durchgangsprüfung
• evtl. superstarker Hufeisenmagnet

Einsatz: Q11 um die Formel F= B I L herzuleiten

• flinker Aufbau um Prinzip zu zeigen
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  Mit den superstarken Magneten kann ohne Laser und mit kleinen Stromstärken gezeigt werden, dass F ~ I. .

• klassischer Aufbau
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  Katalogbild

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  Gesamtaufbau 1

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  Gesamtaufbau 2

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  Beschaltung der Spule

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  Kontakte der Spulen

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  Kontakte der Stromwaage

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  Leiterschaukeln und Ausgleichsgewichte

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  Laser und Spiegel

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  Verriegelung

Durchführung klassicher Versuch

Die Stromwaage wird justiert (siehe Tipps und Tricks). Der reflektierte Laserpunkt an der Verdunkelung und Tür markiert. Dann wird der Strom eingeschaltet, aufgrund der Kraftwirkung bewegt sich der Laserpunkt. Danach wird am oberen Rädchen die Kraft durch den Kraftmesser solange ausgeglichen bis der Laserpunkt wird in der Ausgangslage ist und dann am Kraftmesser die Kraft abgelesen. Dies wird bei verschiedenen Stromstärken und mit verschiedenen Leiterschaukeln durchgeführt.

Sicherheitshinweise

Laserstrahl nie auf Augenhöhe aufbauen, immer parallel zum Pult.

Auf ausreichende Abstände achten.

Insbesondere beim Markieren des Punktes an der Verdunkelung /Wand auf die Sicherheit des Lehrers achten.

Achtung die Stromwaage ist sehr empfindlich, die kann zu deutlichen Schwankungen des Laserstrahls führen

Tipps und Tricks

Der Versuch ist, wenn er quantitativ die linearen Proportionalitäten zeigen soll, sehr aufwendig und erfordert sehr viel Geschick. Einen qualtitativen Zusammenhang (mehr I mehr F ) und größere Leiterschaukel bewirkt mehr Kraft, kann mit angemessenen Aufwand erreicht werden.

Zunächst zur Stromwaage: Beim Transport immer die Verriegelung zuschrauben (siehe letztes Bild) und diese zum Experimentieren lösen. Die Stromversorgung erfolgt über zwei Buchsen seitlich neben der Mittelachse (siehe Bild Kontakte) und dann über die Alu-streifen zu den Leiterschaukeln. Diese werden leicht beschädigt, deshalb mit Multimeter Stomfluss testen bzw. mit Durchgangsprüfer auf Fehlersuche gehen. Um die Stromwaage zu nivellieren hängen an der Unterseite verschiebbare Gewichte. Für eine Grundeinstellung hilfreich. Leider weichen die Leiterschaukeln um ca.0,5g von einander ab, kleine Ausgleichgewichte die man oben auf die Waage legt und geeignet verschiebt sind viel schneller im Handling als die Gewichte auf der Unterseite.

Zur Spule: damit die Kraftwirkung wirklich messbar wird, muss man sicherstellen, dass die Leiterschaukel wirklich frei schwingen kann, deshalb sollte man den Spalt so groß gestalten, dass die Spule nicht hängen bleibt, aber nicht zu groß, denn sonst ist das Magnetfeld nicht homogen. Die zweiteiligen Spulen auf dem Plexiglashalter funktioniern. Auf dem zugehörigen Holzhalter wird der Aufbau zu hoch (Achtung: Laser in Augenhöhe!) Um ein höheres Magnetfeld zu erzeugen kann man beide Spulen parallelschalten (siehe Bild) Am besten 5A verwenden und mit Amperemeter überprüfen.(Strombegrenzung auf Maximum, da wir ja die maximale Amperezahl haben wollen) mit Magnetnadel kann das Feld überprüft werden.

Zum Laser: sehr kleine Spiegelfläche, schwierige Justage unbedingt auf dem selben Tisch aufbauen.