Experiment: Magnetismus 88.1 Du brauchst: Permanentmagnete, Spule, Spannungsquelle, Eisenfeilspäne, Eisennägel E3 a) Untersuche die Wirkung von Permanentmagneten auf Eisen, Stahl und andere Metalle. Untersuche die Auslenkung von magnetischen Nadeln in der Nähe eines Permanentmagneten. Beschreibe deine Beobachtungen. E3 b) Untersuche die magnetische Wirkung des elektrischen Stroms. Leite Strom durch eine Drahtspule mit etwa 100 Windungen und beobachte deren Wirkung auf Eisennägel oder Eisenfeilspäne. Beschreibe deine Beobachtungen. Die stromdurchflossene Spule zieht Eisennägel wie ein Magnet an. Die magnetische Wirkung pflanzt sich in die Eisennägel fort. Sie werden magnetisiert und besitzen einen nach Norden weisenden „Nordpol“ und einen entsprechenden „Südpol“. Nägel aus Stahl behalten die Magnetisierung, Weicheisennägel verlieren sie nach Abschalten des Stromes wieder. Magnete wirken aufeinander ähnlich wie elektrische Ladungen: Gleichnamige Magnetpole stoßen einander ab, ungleichnamige ziehen einander an. Zeiger-Messgeräte (sog. Analogmessgeräte) für die elektrische Stromstärke nutzen die magnetische Wirkung des Stroms. Das Funktionsprinzip ist am Drehspulmessgerät leicht zu verstehen (88.1). Der zu messende Strom fließt durch eine leichte, drehbar gelagerte Spule. Durch den Strom wird die Spule magnetisch und erfährt durch einen äußeren Magneten ein Drehmoment. Die Spule dreht sich, bis eine Spiralfeder ein entgegengesetzt gleiches Drehmoment ausübt. Die Nadel an der Spule zeigt mit ihrem Ausschlag die Stromstärke an. Analogmessgeräte lassen eine Änderung der Anzeige leicht erkennen, während der genaue Wert der Stromstärke nicht so leicht ablesbar ist. Heute werden meist digitale Messgeräte verwendet, die den Messwert in Ziffern anzeigen. 88.1 Drehspulmessgerät. Bei Strom wird die Spule zu einem Elektromagneten, sie wird durch den Dauermagneten gedreht. Skala Zeiger Stromzufuhr Spule N S Dauermagnet Eisenkern 88.2 Andrè-Marie Ampère (1775–1836) interessierte sich bereits in früher Jugend für Philosophie, Mathematik und Naturwissenschaften. Er befasste sich mit Wahrscheinlichkeitstheorie und unterrichtete als Physiklehrer in Lyon, bevor er als 30-Jähriger Mitglied der französischen Akademie der Wissenschaften wurde. Seine Untersuchungen zum Elektromagnetismus führten ihn zur Hypothese, dass Magnetismus immer durch Ströme verursacht wird. 88.3 Experiment Elektrolyse Magnetische Kräfte zwischen elektrischen Strömen Demoexperiment: Kraft zwischen stromführenden Leitern 88.2 E1 Beobachte und beschreibe, wie sich zwei parallele Stromleiter verhalten, wenn sie in gleicher bzw. in entgegengesetzter Richtung von elektrischen Strömen durchflossen werden. Versuche deine Beobachtung zu erklären. Der französische Physiker André-Marie Ampère (1775–1836, 88.2) hatte von Oersteds Entdeckung erfahren. Bereits im Herbst 1820 entdeckte er die magnetische Kraft zwischen zwei parallelen stromführenden Leitern: gegenseitige Anziehung bei gleicher Stromrichtung, Abstoßung bei entgegengesetzter Stromrichtung. Stromleitung in Flüssigkeiten – die chemische Wirkung Experiment: Stromleitung in Flüssigkeiten 88.3 Du brauchst: Gefäß, zwei Elektroden (Metallplatten), regelbares Netzgerät, Amperemeter, Zuleitungen, destilliertes Wasser, Leitungswasser, Kochsalz, Essig E3 a) Baue ein Experiment wie in 88.3 auf. Verbinde die Pole der Spannungsquelle mit Metallelektroden, die du nacheinander in unterschiedliche Flüssigkeiten (destilliertes Wasser, Leitungswasser, Salzwasser, verdünnten Essig) hängst. Lege bei jeder Flüssigkeit verschieden hohe Spannungen (bis max. 12 V) an die Elektroden. Miss Spannung und Stromstärke und übernimm die Daten in ein Tabellenkalkulationsprogramm. E4 b) Stelle die Daten für jede Flüssigkeit in einem Diagramm dar und interpretiere das Ergebnis. 88 E-Lehre 2 Der Stromkreis Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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