Elektrizität & Magnetismus

4-Punkt-Methode / Messung kleiner Widerstände und Ohmsches Gesetz

Prinzip Die Widerstände der verschiedenen Gleichstrom-Leitungen werden durch Aufzeichnung der Strom-Spannungs-Kennlinie bestimmt. Der Widerstand von Metallstangen und der Kontaktwiderstand Anschlusskabel wird berechnet.

Bestimmung des Erdmagnetfeldes

Prinzip Ein konstantes Magnetfeld, dessen Größe und Richtung bekannt ist, wird dem unbekannten Magnetfeld der Erde überlagert. Das Erdmagnetfeld kann nun von der Größe und Richtung der resultierenden Flussdichte berechnet werden. Vorteile • Besonders homogenes Magnetfeld und hohe Flussdichte dank des großen Helmholtzspulendurchmessers • Versuchsaufbau mit vorkalibriertem Teslameter erfordert keine zusätzlichen Magnete und Spulen zur Kalibrierung

Coulombsches Gesetz - Bildladung

Prinzip Ein kleiner elektrisch geladener Ball wird in einer bestimmten Distanz vor einer Metallplatte positioniert, die auf Erdpotential liegt. Die durch die elektrostatische Induktion gebildete Oberflächenladung auf der Platte zusammen mit dem geladenen Ball erzeugt ein elektrisches Feld analog zu dem, was zwischen zwei entgegengesetzt geladene Punktladungen besteht. Die elektrostatische Kraft auf den Ball kann mit einem empfindlichen Torsionskraftmesser untersucht werden.

Coulombsches Potential und coulombsches Feld von Metallkugeln

Prinzip Leitende Kugeln mit verschiedenen Durchmessern werden elektrisch geladen. Die statischen Potentiale und die dazugehörigen elektrischen Feldstärken werden computergestützt durch ein Elektrofeldmeter mit einer Potentialmesssonde in Abhängigkeit von Position und Spannung bestimmt.

Der Ferro-, Para- und Diamagnetismus

Prinzip Bei diesem Experiment wird das Verhalten von Nickel-, Wolfram-, und Wismuth-Stäbchen in einem starken inhomogenen Magnetfeld untersucht. Dazu werden die Stäbe an einem langen dünnen Seidenfaden horizontal befestigt, sodass sie frei beweglich sind, und zwischen zwei konisch geformten Polschuhen, die auf einem starken Permanentmagneten sitzen, positioniert. Vorteile • Kompaktes Versuchssystem zum Untersuchen der verschiedenen Arten von Magnetismus • Robuster, langlebiger Versuchsaufbau Aufgaben Das Verhalten von Nickel-, Wolfram-, und Wismuth-Stäbchen in einem starken inhomogenen Magnetfeld soll untersucht werden.

Der Transformator

Prinzip Transformatoren finden in weiten Bereichen der Technik Verwendung. Die geläufigste Anwendung ist sicherlich der Einsatz von Transformatoren als Umspanner (Energietechnik). Darüber hinaus werden Transformatoren aber auch als Wandler (Messtechnik) oder Übertrager (Nachrichtentechnik) verwendet. Abhängig vom Verwendungszweck können sich die Ausführungen erheblich von einander unterscheiden, die physikalische Wirkungsweise ist jedoch stets gleich. In diesem Versuch befinden sich zwei Spulen auf einem gemeinsamen Eisenkern. An die Primärspule wird eine Spannung angelegt. Die an der Sekundärspule induzierte Spannung sowie der dort fließende Strom werden in Abhängigkeit von der Windungszahl und des in der Primärspule fließenden Stromes und der dort angelegten Spannung untersucht.

Dielektrizitätskonstante verschiedener Werkstoffe

Prinzip Die elektrische Konstante ε0 wird durch Messung der Ladung eines Plattenkondensators ermittelt, an den eine Spannung angelegt wird. Die Dielektrizitätskonstante ε wird in der gleichen Weise bestimmt indem zwischen den Platten des Kondensators Kunststoff oder Glas eingeführt wird.

Elektrische Felder und Potentiale im Plattenkondensator

Elektrische Leitfähigkeit von Metallen

Prinzip Die elektrische Leitfähigkeit von Kupfer und Aluminium wird bestimmt und das Wiedemann-Franzsche Gesetz überprüft. Vorteile • Einfache und präzise Messung der elektrischen Leitfähigkeit • Kompakter, leicht transportierbarer Versuchsaufbau

Elementarladung und Millikan-Versuch

Prinzip Geladene Öltröpfchen, die zwischen den Platten eines Kondensators einem elektrischen Feld und der Erdbeschleunigung unterworfen sind, werden durch Anlegen einer Spannung beschleunigt. Aus den Geschwindigkeiten in Richtung der Erdbeschleunigung und entgegengesetzt dazu wird die Elementarladung bestimmt. Vorteile • Faszinierendes Nobelpreisexperiment (Millikan 1923) • Genaue Bestimmung der Elementarladung • Kompakter Aufbau

Ferromagnetische Hysterese mit Cobra SMARTsense

Gleichrichterschaltungen

Prinzip Die Welle der Ausgangsspannung verschiedener Gleichrichterschaltungen wird in Abhängigkeit von der Strombelastungsstärke und der Ladeleistung bestimmt. Die Charakteristika eines Spannungsreglers und eines Verstärkers werden untersucht.