Versuche mit Magnetfeldern

Magnetfeld um einen geraden Leiter

Versuchsaufbau:

Ein Magnetfeldsensor (z.B. KMZ51 mit LM324N als Instrumentverstärker) wird in verschiedenen Abständen zu einem Kupferkabel gehalten. Durch das Kabel werden verschieden starke Ströme geschickt und das Magnetfeld gemessen. 
  Messwerte:
  Strom(I) Abstand   Messung   H=I/(2*Pi*r)  Faktor
  44.5 mA  0.5 cm    1.45      14.16 mA/cm   9.77
  44.5 mA  1.0 cm    0.75      7.08          9.44
  44.3 mA  2.0 cm    0.4       3.53          8.81
  100 mA  2.45 cm    0.6       6.50         10.83
  200 mA  2.45 cm    1.3       12.99         9.99
  500 mA  2.45 cm    3.35      32.48         9.70
  
                  Durchschnittlicher Faktor: 9.8 +- 0.3
Die gemessenen Werte sind in willkürlichen Einheiten. Um die Magnetfeldstärke in mA/cm zu erhalten muss also noch mit einem Faktor multipliziert werden.

Hier noch die aktuelle Schaltung mit der die Messungen gemacht wurden:
Bild von Schaltschema
Zwischen OUT und GND wurde ein Millivoltmeter mit einer Auflösung von 0.1mV angeschlossen.

Versuchsaufbau mit Ionenleiter:

Man könnte argumentieren, dass nur Magnetfelder entstehen wenn Elektronen fliessen.
Also noch ein Versuch mit Kupferionen. Es wird durch eine etwa 1 molare Lösung von Kupfersulfat (fast gesättigt) mit Kupferelektroden Strom geleitet. In der Lösung fliessen also Cu2+ Ionen, die ebenfalls ein Magnetfeld erzeugen.

Foto von Elektrolyseaufbau
Lösung in einem Trog von etwa 1.7 mal 1.8 cm und 15 cm Länge. In der Mitte darunter der Magnetfeldsensor.
Verschiedene Abstände durch entsprechende Unterlagen (Papier, Gummis).
In den folgenden Messwerten ist ein Faktor von 10 schon eingerechnet.
(Also 10 ist der Faktor um von abgelesenen Werten auf mA/cm zu kommen)
Der Abstand ist jeweils zur Mitte der Lösung. 

  Messwerte:         (F=10)    Berechnet:
  Strom(I) Abstand   Messung   H=I/(2*Pi*r)
  40 mA    1.05 cm   6 mA/cm   6.06 mA/cm
  80 mA    1.05 cm   12        12.13
  100 mA   1.05 cm   14        15.16
  40 mA    1.55 cm   4         4.11
  75 mA    1.55 cm   7         7.70
  100 mA   1.55 cm   10        10.27
  40 mA    2.3 cm    3         2.77
  75 mA    2.3 cm    5         5.19
  100 mA   2.3 cm    7         6.92
  150 mA   2.3 cm    10        10.38
  50 mA    2.8 cm    3         2.84
  100 mA   2.8 cm    6         5.68
  150 mA   2.8 cm    9         8.53
Messungenauigkeit des Magnetfeldes ist +-1, Unsicherheit im Abstand +-0.1cm.
Innerhalb der Genauigkeit stimmt also alles mit den theoretischen Werten überein.

Links

Wikipedia-Magnetismus
Letzte Änderung: 6.Feb.2017 / Rolf                                                                                 Validator