EXP:Magnetfeldmessung - Versionsgeschichte

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2025-10-16T09:36:11Z

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9>AHaas am 2. Oktober 2024 um 01:12 Uhr

2024-10-02T01:12:49Z

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	Exemplarisch wurde in QtiPlot die Werte der Stärke des Magnetfeldes über die Strecke des Hallsensors in der Spule aufgetragen.		Exemplarisch wurde in QtiPlot die Werte der Stärke des Magnetfeldes über die Strecke des Hallsensors in der Spule aufgetragen.

	[[Datei:EXP_kurze_Spule_HallSensor.png\|400px\|thumb\|center\|Messwerte der Stärke des Magnetfelds entlang der Achse der kurzen Spule, erfasst durch den Hall-Sensor, aufgetragen über Strecke ~~inklusive Fit~~.]]		[[Datei:EXP_kurze_Spule_HallSensor.png\|400px\|thumb\|center\|Messwerte der Stärke des Magnetfelds entlang der Achse der kurzen Spule, erfasst durch den Hall-Sensor, aufgetragen über Strecke.]]
	[[Datei:EXP_lange_Spule_HallSensor.jpg\|400px\|thumb\|center\|Messwerte der Stärke des Magnetfelds entlang der Achse der langen Spule, erfasst durch den Hall-Sensor, aufgetragen über die Strecke ~~inklusive Fit~~.]]		[[Datei:EXP_lange_Spule_HallSensor.jpg\|400px\|thumb\|center\|Messwerte der Stärke des Magnetfelds entlang der Achse der langen Spule, erfasst durch den Hall-Sensor, aufgetragen über die Strecke.]]
	Bei der langen Spule (20 cm) ist deutlich zu sehen, dass es innerhalb annähernd homogen ist. Bei der kurzen Spule (7 cm) flacht das Magnetfeld sehr schnell wieder ab.		Bei der langen Spule (20 cm) ist deutlich zu sehen, dass es innerhalb annähernd homogen ist. Bei der kurzen Spule (7 cm) flacht das Magnetfeld sehr schnell wieder ab.

9>AHaas am 30. September 2024 um 23:49 Uhr

2024-09-30T23:49:13Z

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	Exemplarisch wurde in QtiPlot die Werte der Stärke des Magnetfeldes über die Strecke des Hallsensors in der Spule aufgetragen.		Exemplarisch wurde in QtiPlot die Werte der Stärke des Magnetfeldes über die Strecke des Hallsensors in der Spule aufgetragen.

	[[Datei:EXP_kurze_Spule_HallSensor.png\|400px\|thumb\|center\|Messwerte der Stärke des Magnetfelds entlang der Achse der kurzen Spule, erfasst durch den Hall-Sensor, aufgetragen über Strecke.]]		[[Datei:EXP_kurze_Spule_HallSensor.png\|400px\|thumb\|center\|Messwerte der Stärke des Magnetfelds entlang der Achse der kurzen Spule, erfasst durch den Hall-Sensor, aufgetragen über Strecke inklusive Fit.]]
	[[Datei:EXP_lange_Spule_HallSensor.jpg\|400px\|thumb\|center\|Messwerte der Stärke des Magnetfelds entlang der Achse der langen Spule, erfasst durch den Hall-Sensor, aufgetragen über die Strecke.]]		[[Datei:EXP_lange_Spule_HallSensor.jpg\|400px\|thumb\|center\|Messwerte der Stärke des Magnetfelds entlang der Achse der langen Spule, erfasst durch den Hall-Sensor, aufgetragen über die Strecke inklusive Fit.]]
	Bei der langen Spule (20 cm) ist deutlich zu sehen, dass es innerhalb annähernd homogen ist. Bei der kurzen Spule (7 cm) flacht das Magnetfeld sehr schnell wieder ab.		Bei der langen Spule (20 cm) ist deutlich zu sehen, dass es innerhalb annähernd homogen ist. Bei der kurzen Spule (7 cm) flacht das Magnetfeld sehr schnell wieder ab.

9>AHaas am 30. September 2024 um 22:37 Uhr

2024-09-30T22:37:33Z

← Nächstältere Version		Version vom 30. September 2024, 22:37 Uhr
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	== Versuchsaufbau ==		== Versuchsaufbau ==



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9>AHaas am 30. September 2024 um 22:33 Uhr

2024-09-30T22:33:51Z

← Nächstältere Version		Version vom 30. September 2024, 22:33 Uhr
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	Externe Magnetfelder, beispielsweise von anderen elektrischen Geräten, können die Messungen beeinflussen. Daher sollte die Versuchsdurchführung fern von möglichen Störquellen stattfinden, um externe Einflüsse zu reduzieren.		Externe Magnetfelder, beispielsweise von anderen elektrischen Geräten, können die Messungen beeinflussen. Daher sollte die Versuchsdurchführung fern von möglichen Störquellen stattfinden, um externe Einflüsse zu reduzieren.

	==Vertauschen der Anschlüsse an einer Spule===		===Vertauschen der Anschlüsse an einer Spule===
	Ein weiteres Problem tritt auf, wenn die Anschlüsse der Spule vertauscht werden. Das bedeutet, dass der Strom durch die Spule in die entgegengesetzte Richtung fließt.		Ein weiteres Problem tritt auf, wenn die Anschlüsse der Spule vertauscht werden. Das bedeutet, dass der Strom durch die Spule in die entgegengesetzte Richtung fließt.
	Das Vertauschen der Anschlüsse kehrt die Richtung des Magnetfelds um, was im Diagramm eine spiegelverkehrte Darstellung der Messwerte verursacht (positive Werte werden negativ und umgekehrt). Daher ist darauf zu achten, die Anschlüsse der Spulen immer in derselben Richtung anzuschließen, um vergleichbare Messwerte zu erhalten.		Das Vertauschen der Anschlüsse kehrt die Richtung des Magnetfelds um, was im Diagramm eine spiegelverkehrte Darstellung der Messwerte verursacht (positive Werte werden negativ und umgekehrt). Daher ist darauf zu achten, die Anschlüsse der Spulen immer in derselben Richtung anzuschließen, um vergleichbare Messwerte zu erhalten.
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	<div cl		<div></div>
	= Literatur =		= Literatur =

9>AHaas am 30. September 2024 um 22:31 Uhr

2024-09-30T22:31:02Z

← Nächstältere Version		Version vom 30. September 2024, 22:31 Uhr
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	Ein stromdurchflossener Leiter erzeugt ein Magnetfeld, denn bewegte elektrische Ladungen (also ein elektrischer Strom) erzeugen ein magnetisches Feld um sich herum.		Ein stromdurchflossener Leiter erzeugt ein Magnetfeld, denn bewegte elektrische Ladungen (also ein elektrischer Strom) erzeugen ein magnetisches Feld um sich herum.

	[[Datei:EXP_Elektromagnetismus_Magnetfeld_eines_stromdurchflossenen_Leiters.jpeg.jpg \|200px\|mini\|center\|Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters]]		[[Datei:EXP_Elektromagnetismus_Magnetfeld_eines_stromdurchflossenen_Leiters.jpeg.jpg \|200px\|mini\|center\|Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters [2]]]

	Dies wird durch das Ampère’sche Gesetz beschrieben. Die Magnetfeldlinien verlaufen dabei kreisförmig um den Leiter, wobei ihre Richtung mit der sogenannten Rechte-Hand-Regel bestimmt werden kann: Wenn der Daumen der rechten Hand in die Richtung des Stromflusses zeigt, dann geben die gekrümmten Finger die Richtung des Magnetfelds um den Leiter.		Dies wird durch das Ampère’sche Gesetz beschrieben. Die Magnetfeldlinien verlaufen dabei kreisförmig um den Leiter, wobei ihre Richtung mit der sogenannten Rechte-Hand-Regel bestimmt werden kann: Wenn der Daumen der rechten Hand in die Richtung des Stromflusses zeigt, dann geben die gekrümmten Finger die Richtung des Magnetfelds um den Leiter.
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	Der Hall-Effekt tritt auf, wenn ein Strom durch ein leitfähiges Material fließt, das in einem senkrechten Magnetfeld steht. Die Lorentzkraft bewirkt eine Verschiebung der Ladungsträger zu einer Seite des Leiters. Dies führt zu einer Ladungstrennung, da sich durch die Verschiebung mehr Elektronen auf der einen Seite des Leiters befinden. Aufgrund der Ladungstrennung entsteht eine Hall-Spannung, die der Hall-Sensor abgreift. Da die Hall-Spannung proportional zur Magnetfeldstärke ist, kann mit dieser die Stärke des Magnetfelds bestimmt werden.		Der Hall-Effekt tritt auf, wenn ein Strom durch ein leitfähiges Material fließt, das in einem senkrechten Magnetfeld steht. Die Lorentzkraft bewirkt eine Verschiebung der Ladungsträger zu einer Seite des Leiters. Dies führt zu einer Ladungstrennung, da sich durch die Verschiebung mehr Elektronen auf der einen Seite des Leiters befinden. Aufgrund der Ladungstrennung entsteht eine Hall-Spannung, die der Hall-Sensor abgreift. Da die Hall-Spannung proportional zur Magnetfeldstärke ist, kann mit dieser die Stärke des Magnetfelds bestimmt werden.

	[[Datei:EXP_Elektromagnetismus_Hall-Sensor.jpg\|300px\|mini\|center\|Hall-Sensor]]		[[Datei:EXP_Elektromagnetismus_Hall-Sensor.jpg\|300px\|mini\|center\|Hall-Sensor [3]]]

	===Ultraschall-Sensor===		===Ultraschall-Sensor===
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	Das Experiment mit dem Hallsensor zur Vermessung des Magnetfelds einer stromdurchflossenen Spule zielt darauf ab, den Schülerinnen und Schülern die grundlegenden Eigenschaften von Magnetfeldern und das physikalische Feldkonzept näherzubringen. Sie lernen dabei, dass das Magnetfeld innerhalb der Spule weitgehend homogen ist, während es am Rand und außerhalb der Spule inhomogen wird. Dies ermöglicht ein tiefgreifendes Verständnis der Struktur von Magnetfeldern und deren Veranschaulichung durch Feldlinien. Durch das Messen und Beschreiben des Magnetfelds wird die Fähigkeit gefördert, Phänomene des Magnetismus experimentell zu untersuchen.		Das Experiment mit dem Hallsensor zur Vermessung des Magnetfelds einer stromdurchflossenen Spule zielt darauf ab, den Schülerinnen und Schülern die grundlegenden Eigenschaften von Magnetfeldern und das physikalische Feldkonzept näherzubringen. Sie lernen dabei, dass das Magnetfeld innerhalb der Spule weitgehend homogen ist, während es am Rand und außerhalb der Spule inhomogen wird. Dies ermöglicht ein tiefgreifendes Verständnis der Struktur von Magnetfeldern und deren Veranschaulichung durch Feldlinien. Durch das Messen und Beschreiben des Magnetfelds wird die Fähigkeit gefördert, Phänomene des Magnetismus experimentell zu untersuchen.

	Darüber hinaus schult das Experiment das Verständnis der magnetischen Wirkung einer stromdurchflossenen Spule, was eine zentrale Grundlage für viele Anwendungen des Elektromagnetismus darstellt, wie zum Beispiel Elektromagnete oder Elektromotoren. Indem die Schülerinnen und Schüler das Verhalten des Magnetfelds erforschen, gewinnen sie praktische Einsichten in den Zusammenhang zwischen elektrischem Strom und Magnetfeld und verstehen die technische Relevanz solcher Phänomene. [2] [3]		Darüber hinaus schult das Experiment das Verständnis der magnetischen Wirkung einer stromdurchflossenen Spule, was eine zentrale Grundlage für viele Anwendungen des Elektromagnetismus darstellt, wie zum Beispiel Elektromagnete oder Elektromotoren. Indem die Schülerinnen und Schüler das Verhalten des Magnetfelds erforschen, gewinnen sie praktische Einsichten in den Zusammenhang zwischen elektrischem Strom und Magnetfeld und verstehen die technische Relevanz solcher Phänomene.[4] [5]

	== Nötige Vorkenntnisse ==		== Nötige Vorkenntnisse ==
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	= Literatur =		= Literatur =
	~~<references >~~

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	{\|		{\|
	[2] https://www.~~bildungsplaene-bw~~.de/~~,Lde~~/LS/~~BP2016BW_ALLG_SEK1_PH_IK_7~~-8-~~9_04~~, Aufgerufen 23.09.2024		[2] https://www.emf.ethz.ch/de/emf-info/themen/physik/magnetische-felder/typen-von-magnetischen-feldern , Aufgerufen 27.09.2024
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	{\|		{\|
	[3] https://www.bildungsplaene-bw.de/,Lde/LS/~~BP2016BW/ALLG/GYM/PH/IK/11~~-12-~~BF-QUANTEN/02~~, Aufgerufen 24.09.2024		[3] https://lp.uni-goettingen.de/get/text/4622, Aufgerufen 27.09.2024
			\|}

			{\|
			[4] https://www.bildungsplaene-bw.de/,Lde/LS/BP2016BW_ALLG_SEK1_PH_IK_7-8-9_04, Aufgerufen 23.09.2024
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	https://www.~~emf~~.~~ethz.ch~~/de/~~emf-info~~/~~themen~~/~~physik~~/~~magnetische-felder~~/~~typen~~-~~von~~-~~magnetischen~~-~~feldern~~ , Aufgerufen 27.09.2024		[5] https://www.bildungsplaene-bw.de/,Lde/LS/BP2016BW/ALLG/GYM/PH/IK/11-12-BF-QUANTEN/02, Aufgerufen 24.09.2024
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	{\|		{\|
	https://~~lp.uni~~-~~goettingen~~.de/~~get~~/~~text~~/~~4622~~, Aufgerufen 27.09.2024		[6] https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A300/SE014.pdf, Aufgerufen 17.07.2024
	\|}		\|}

9>AHaas am 30. September 2024 um 22:20 Uhr

2024-09-30T22:20:14Z

← Nächstältere Version		Version vom 30. September 2024, 22:20 Uhr
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	Die Funktionen sind in dem Quellcode kommentiert.		Die Funktionen sind in dem Quellcode kommentiert.
	<div></div>		<div></div>
	Es muss darauf geachtet werden, dass der Abstand nachkalibriert wird. Die richtige Stelle dazu findet sich im kommentierten Quellcode.		Es muss darauf geachtet werden, dass der Abstand nachkalibriert wird. Die richtige Stelle dazu findet sich im kommentierten Quellcode.


			== Auswertung ==

			Für die Auswertung wird der Arduino an den USB-Port des Notebooks angeschlossen, was zugleich als Stromversorgung dient.

	~~ ~~
	~~ ~~
	~~== Auswertung ==~~

	~~Für die Auswertung wird der Arduino an den USB-Port des Notebooks angeschlossen. Was zugleich als Stromversorgung dient.~~
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	Für die Programmierung wird der Code, welcher in Versuchsdurchführung zu finden ist, in Arduino IDE auf den Arduino kopiert.		Für die Programmierung wird der Code, welcher in Versuchsdurchführung zu finden ist, in Arduino IDE auf den Arduino kopiert.

9>AHaas am 30. September 2024 um 22:16 Uhr

2024-09-30T22:16:37Z

← Nächstältere Version		Version vom 30. September 2024, 22:16 Uhr
Zeile 213:		Zeile 213:
	Es muss darauf geachtet werden, dass der Abstand nachkalibriert wird. Die richtige Stelle dazu findet sich im kommentierten Quellcode.		Es muss darauf geachtet werden, dass der Abstand nachkalibriert wird. Die richtige Stelle dazu findet sich im kommentierten Quellcode.

	~~<div></div>~~
	~~<div></div>~~


	== Auswertung ==		== Auswertung ==

9>AHaas am 30. September 2024 um 22:14 Uhr

2024-09-30T22:14:13Z

← Nächstältere Version		Version vom 30. September 2024, 22:14 Uhr
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	Es muss darauf geachtet werden, dass der Abstand nachkalibriert wird. Die richtige Stelle dazu findet sich im kommentierten Quellcode.		Es muss darauf geachtet werden, dass der Abstand nachkalibriert wird. Die richtige Stelle dazu findet sich im kommentierten Quellcode.

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	<div></div>		<div></div>
	== Auswertung ==		== Auswertung ==

9>AHaas am 30. September 2024 um 22:13 Uhr

2024-09-30T22:13:37Z

← Nächstältere Version		Version vom 30. September 2024, 22:13 Uhr
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	Es muss darauf geachtet werden, dass der Abstand nachkalibriert wird. Die richtige Stelle dazu findet sich im kommentierten Quellcode.		Es muss darauf geachtet werden, dass der Abstand nachkalibriert wird. Die richtige Stelle dazu findet sich im kommentierten Quellcode.

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	== Auswertung ==		== Auswertung ==