Flussdichte messen
Definition der Flussdichte
Der Feldfaktor \(\dfrac{F}{I\cdot l}\) wird zur Definition der Flussdichte — genau wie \(E=\dfrac{F}{q}\) beim elektrischen Feld.
- Definition:Kraft auf einen Leiter senkrecht zum Feld, geteilt durch Stromstärke und Leiterlänge im Feld.
- Einheit:\(1\,\mathrm{T}=1\,\dfrac{\mathrm N}{\mathrm{A\cdot m}}\); das Erdfeld hat etwa \(50\,\mu\mathrm T\), ein Hufeisenmagnet etwa \(0{,}1\,\mathrm T\).
Magnetische Flussdichte:
\(B=\dfrac{F}{I\,l}\)
Definition: Die Flussdichte ist die Kraft auf einen Leiter senkrecht zum Feld, geteilt durch Stromstärke und Leiterlänge im Feld. Sie gehört zum Feld, nicht zum Messstrom.
Stromwaage: Ein Leiterstück der Länge \(l\) hängt waagerecht im Feld; die Zusatzmasse \(\Delta m\) liefert \(F=\Delta m\cdot g\), also \(B=\dfrac{\Delta m\,g}{I\,l}\).
Die Stromwaage
- Aufbau:ein Leiterstück der Länge \(l\) hängt an einer Waage waagerecht im Feld.
- Kraft messen:mit Strom zeigt die Waage die Zusatzmasse \(\Delta m\) an, also \(F=\Delta m\cdot g\).
- Auswertung:\(B=\dfrac{\Delta m\,g}{I\,l}\) — für jeden Messstrom derselbe Wert, denn \(B\) gehört zum Feld.
Leiter (l = 5 cm) im Feld eines unbekannten Magneten. Verändere den Messstrom I und vergleiche Δm und das berechnete B.
Allgemeine Hinweise
Nur die Zusatzmasse
\(\Delta m\) ist der Unterschied der Anzeige mit und ohne Strom, nicht die Masse des Leiters.
Einheiten
l in m, Δm in kg, I in A → B in T. Gramm und Zentimeter vorher umrechnen.
Messreihe auswerten
Trägt man \(F\) über \(I\) auf, ergibt sich eine Ursprungsgerade; ihre Steigung ist \(B\cdot l\).