Da wir am Montag dazu nicht mehr gekommen sind, und da es im Abitur bisher ein recht beliebtes Experiment war, hier eine Kurzzusammenfassung:
Wichtig ist: eine reale Spule hat einen ohmschen Widerstand RL und einen induktiven Widerstand XL. Den induktiven Widerstand ist der eigentlich interessante, den braucht man um z.B. L oder die relative Permeabilität µr zu bestimmen. Der ohmsche Widerstand stört eigentlich RL nur und macht die ganze Sache ein wenig aufwendig
.
Versuchsaufbau/Messung ist eigentlich ganz einfach:
Spule ans Netzgerät anschließen, Voltmeter für Spannung U parallel zur Spule , Amperemeter für Stromstärke I in Reihe zur Spule schalten. U und I jeweils einmal für Gleichstrom und einmal für Wechselstrom bestimmen (wie bei Blackbox).
Auswertung:
Bei Gleichstrom wirkt nur der ohmsche Widerstand der Spule:
RL = U+-/I+- => U+- und I+- bestimmen, RL ausrechnen
Bei Wechselstrom kommt zum ohmschen Widerstand noch der Induktive Widerstand dazu:
Gesamtwiderstand Spule: Z = Wurzel( RL2 + XL2) = U~/I~ (Formel für Z steht im Tafelwerk)
=> U~ und I~ bestimmen, Z = U~/I~ ausrechnen, damit XL bestimmen.
Hat man XL, kann man leicht L bestimmen (XL = 2*pi*f*L mit f = 50 Hz bei praktisch allen Netzgeräten).
Soll man µr bestimmen, muss man auf obige Weise L einmal mit dem Material in der Spule bestimmen (das Material ist praktisch immer ein Eisenkern), und einmal L ohne Material. Beide „L´s“ unterscheiden sich genau um das µr voneinander:
Lmit Material = µr * Lohne
Das war´s! Ist eigentlich ein ganz dankbares Experiment, bei dem nicht viel schiefgehen kann
…