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| + | :a) Die Feldstärke wurde ursprünglich als [[Die_Feldstärke_als_gerichteter_Ortsfaktor|Ortsfaktor]] festgelegt: <math>H=\frac{F}{Q_m}</math> | ||
| + | :Die Kraft auf einen Probepol kann man leicht messen, aber wie soll man die magnetische Ladung des Pols messen? Man kann die Gleichung nach der Ladung auflösen und das als Festlegung der magnetischen Ladung interpretieren: | ||
| + | ::<math>Q_m=\frac{F}{H}</math> | ||
| + | :b) Die [[Die_magnetische_Feldstärke|Feldstärke]] wurde dann mit Hilfe einer Spule festgelegt, was auch praktikabel ist: <math>H=\frac{n\, I}{l}</math> | ||
| + | :Befindet sich nun ein Magnetpol innerhalb einer Spule und man misst die Kraft auf den Pol, so kann man die magnetische Ladung des Pols bestimmen: | ||
| + | ::<math>Q_m=\frac{F}{H} = F\, \frac{l}{n\, I}</math> | ||
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| − | + | :c) Die magnetische Polarisation innerhalb des Magneten hängt direkt mit der magnetischen Ladung der Pole und der Feldstärke zusammen. Die [[Die_Maxwellschen_Gleichungen#Quellen_und_Senken_des_magnetischen_Feldes|Maxwellsche Gleichung der Magnetostatik]] lautet: | |
| − | + | ::<math>\textrm{}\quad \mu_0\, \bar H \, A = Q_m = - \bar J \, A </math> | |
| − | + | :Man kann die magnetische Polarisation mit der rechten Seite der Gleichung bestimmen, indem man auflöst: | |
| − | + | ::<math>-J =\frac{Q_m}{A}</math> | |
| − | | | + | :Dabei ist die Fläche A die Stirnfläche des Stabmagneten. Die magnetische Polarisation entspricht also der Flächenladungsdichte der Pole. |
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| − | + | [[Datei:Elektret Polarisierungslinien Polarisierungsladungen Feldlinien Gauß.png|thumb|314px|]] | |
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| − | + | [[Datei:Versuchsaufbau Magnetische Ladung von oben.jpg|thumb|350px|Eine Haushaltswaage dient als Kraftmesser.]] | |
| − | + | *Das Netzgerät bildet mit der Spule und dem Ampèremeter einen geschlossenen Stromkreis. | |
| − | + | :Das Ampèremeter wird zur Stromstärkemessung auf "10A" gestellt, und die entsprechende Buchse für das Kabel gewählt. | |
| − | + | *Die Spule wird auf die Waage gestellt und der Stabmagnet mit Hilfe der Klemmen so positioniert, dass der Nord- oder Südpol innerhalb der Spule ist, der jeweils andere Pol möglichst weit weg von der Spule. | |
| − | + | :Bei kurzen Stabmagneten kann man das Messergebnis verbessern, wenn man zwei Stabmagnete zu einem langen Magnet verbindet. | |
| − | + | <br style="clear: both" /> | |
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| + | Abmessungen der Stirnfläche: | ||
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| + | Stromstärke in A | "Masse" in g | Kraft in N | ||
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| + | Südpol: | | | ||
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| + | ;Alternativer Aufbau | ||
| + | [[Datei:Versuchsaufbau_Messung_magnetische_Ladung.jpg|thumb|200px]] | ||
| + | Man kann die Kraft auch mit einem Federkraftmesser bestimmen. Das ist aber schwieriger als mit einer Waage, weil der Magnet entweder in die Spule hineingezogen oder abgestoßen wird und dabei seine Lage ändert. Andererseits sieht man dabei gut die anziehende oder abstoßende Wirkung. | ||
Aktuelle Version vom 4. Mai 2026, 11:33 Uhr
Praktikum: Messen der magnetischen Ladung
Arbeitsauftrag
- Messen Sie die Nordpol- und die Südpolladung der Stabmagnete.
- Messen Sie die magnetische Polarisation der Stabmagnete.
- Material
- Stabmagnete, Netzgerät, Kabel, Spule mit 500 Windungen, Waage, Stativmaterial
- Theoretischer Hintergrund
- a) Die Feldstärke wurde ursprünglich als Ortsfaktor festgelegt: [math]H=\frac{F}{Q_m}[/math]
- Die Kraft auf einen Probepol kann man leicht messen, aber wie soll man die magnetische Ladung des Pols messen? Man kann die Gleichung nach der Ladung auflösen und das als Festlegung der magnetischen Ladung interpretieren:
- [math]Q_m=\frac{F}{H}[/math]
- b) Die Feldstärke wurde dann mit Hilfe einer Spule festgelegt, was auch praktikabel ist: [math]H=\frac{n\, I}{l}[/math]
- Befindet sich nun ein Magnetpol innerhalb einer Spule und man misst die Kraft auf den Pol, so kann man die magnetische Ladung des Pols bestimmen:
- [math]Q_m=\frac{F}{H} = F\, \frac{l}{n\, I}[/math]
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- Aufbau
- Das Netzgerät bildet mit der Spule und dem Ampèremeter einen geschlossenen Stromkreis.
- Das Ampèremeter wird zur Stromstärkemessung auf "10A" gestellt, und die entsprechende Buchse für das Kabel gewählt.
- Die Spule wird auf die Waage gestellt und der Stabmagnet mit Hilfe der Klemmen so positioniert, dass der Nord- oder Südpol innerhalb der Spule ist, der jeweils andere Pol möglichst weit weg von der Spule.
- Bei kurzen Stabmagneten kann man das Messergebnis verbessern, wenn man zwei Stabmagnete zu einem langen Magnet verbindet.
- Beobachtungen
Spule Windungsanzahl: Länge in cm und m:
Kleiner Stabmagnet
Abmessungen der Stirnfläche:
Stirnfläche in cm^2 und m^2:
Stromstärke in A | "Masse" in g | Kraft in N
Nordpol: | |
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Südpol: | |
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- Alternativer Aufbau
Man kann die Kraft auch mit einem Federkraftmesser bestimmen. Das ist aber schwieriger als mit einer Waage, weil der Magnet entweder in die Spule hineingezogen oder abgestoßen wird und dabei seine Lage ändert. Andererseits sieht man dabei gut die anziehende oder abstoßende Wirkung.
