Elektrodynamik

Elektrische Feldlinien

Material

• Ger?tesatz elektrische Feldlinien
• Hochspannungsnetzteil (10 kV)
• Overheadprojektor

Beschreibung

Durch das Ausrichten von kleinen Teilchen wird der Feldlinienverlauf sichtbar; dazu wird die geschlossene Küvette mit ?l und Grie?k?rnern (vorher schütteln) auf die Platten mit den verschiedenen Elektrodenanordnungen gestellt  und mittels Overheadprojektor gezeigt.

Elektromagnetischer Tonabnehmer

Material

• Spule, n = 10000 Wdg. mit Eisenkern und Neodym Magnet
• Stahlsaite, d = 0,6 mm
• Saitenspanner, Schaller
• AC Verst?rker, Ley 522 61
• Oszilloskop
• BNC Kabel
• Stativmaterial

Beschreibung

Die schwingende Saite, mit der Hand angezupft, ?ndert das Magnetfeld vor der Spule periodisch. Dieses sich ?ndernde Magnetfeld induziert in der Spule eine Wechselspannung gleicher Frequenz, die am Oszilloskop beobachtet werden kann.

Zur Simulation der elektrischen Gitarre kann das Signal über einen Anschluss an AC Verst?rker und Lautsprecher h?rbar gemacht werden.

Halleffekt mit Wasser

Material

• Küvette für Halleffekt
• Demo-Multimeter 1 V
• Stromquelle 2,5 A
• Messverst?rker
• 2 Spulen (500 Wdg.), U-Kern, 2 Polschuhe
• Wasserpumpe

Beschreibung

Durch einen schmalen Kanal (ca. 35*1 mm), der sich in einem Magnetfeld befindet, flie?t Wasser. Oben und unten im Kanal befinden sich Abgriffe für die Hallspannung. Die Durchflussrichtung und -menge des Wasser sowie die St?rke und Richtung des Magnetfeldes k?nnen ver?ndert werden.

Induktion 2

Material

• Stabmagnet
• Demo-Voltmeter (100 mV)
• Leybold Spule (1000 Wdg.)

Beschreibung

Nullpunkt des Demo-Voltmeter auf Mittelstellung bringen. Die induzierte Spannung ?ndert ihr Vorzeichen je nachdem, ob man den Stabmagneten in die Spule hinein- oder hinauszieht.

Induktion im Magnetfeld eines Helmholtzspulenpaares bei ver?nderlichem Magnetfeld

Material

• 3 Helmholtz Spulen, n = 320 Wdg.
• 1 Funktionsgenerator FG 100 (3B Scientific)
• 1 Oszilloskop
• 1 Potentiometer 10 Ohm
• Stativmaterial

Beschreibung

Durch Anlegen eines sinusf?rmigen (ca. 30 Hz) oder rechteckf?rmigen (ca. 4 Hz) Signals an das Helmholtz-Spulenpaar, wird in der mittleren Spule eine Spannung induziert, deren Betrag durch Drehen oder Hinein- oder Herausschieben der mittleren Spule aus dem Feld ver?ndert werden kann. Beide Signale werden am Oszilloskop beobachtet.

Influenzmaschine

Material

• Influenzmaschine (Wimshurst)

Beschreibung

Zur gefahrlosen Erzeugung hoher Gleichspannungen. Antrieb über Handkurbel und Riemen; einschlie?lich 2 Leidener Flaschen.

• Funkenl?nge: max. 12 cm
• Durchmesser: 31 cm
• Abmessungen: 29 cm· 36 cm · 45 cm
• Kurzschlussstrom max.: <= 30 ?A

Kondensator (Laden und Entladen)

Material

• Elektrolytkondensator (0,22 F, 10 V)
• Widerstandsdekade
• Netzteil (Gossen, 2 x 20 V)
• Morsetaster
• Demo-Voltmeter (10 V)
• Speicheroszilloskop (Hameg)

Beschreibung

Der Kondensator 0,22 F wird über einen 10 Ohm Widerstand aus der Widerstandsdekade ge- und entladen. Der Strom- und Spannungsverlauf wird am Speicheroszilloskop dargestellt.

Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld 2

Material

• Netzger?t EA-PS 9032
• 2 Leiterschaukeln mit Halter
• Overhead Projektor
• Stativmaterial

Beschreibung

Die Leiterschaukeln werden einmal parallel (Anziehung) und einmal in Reihe (Absto?ung) beschaltet. Die Projektion erfolgt mit Hilfe des Overhead Projektors.

Lorentzkraft mit flexiblem Aluminiumband

Material

• 4 Hufeisenmagnete
• 1 Sinusgenerator
• 1 Spule 500 Wdg.
• Aluminiumband (L?nge: 2 m, Breite: 4 cm)
• Stativmaterial

Beschreibung

Auf einen Leiter (Aluminiumband), der lotrecht zu einem Magnetfeld steht, wirkt die Lorentzkraft. Bei einem angelegten sinusf?rmigen Wechselstrom ?ndert die Lorentzkraft ihre Richtung und ihre St?rke, was zur Bildung einer sich ver?ndernden Welle führt.

Mikrowellen

Material

• Mikrowellensender (434 MHz, 69 cm)
• Leiter mit offenem und geschlossenem Ende
• Empf?nger mit Glühlampe (U-Form)
• Spannungsversorgung (Leybold 0-25 V, 0-300 V, 380 V)

Beschreibung

Zum Einschalten des Senders:

1. Wechselschalter auf 0-25 Vbzw. 0-300 V Stellung

2. Hauptschalter an

3. Wechselschalter auf 380 V Stellung

Leiter direkt auf den Mikrowellensender legen. Mit dem Empf?nger den Leiter abfahren, beim Wellenberg der stehenden Welle leuchtet die Glühlampe.

Spitzenrad

Material

• Influenzmaschine (Wimshurst)
• Spitzenrad

Beschreibung

Mittels der Influenzmaschine kann Hochspannung durch Funkenüberschlag (bis 12 cm) und durch die Drehung eines Spitzenrades gezeigt werden.

Stromwaage (Kraft auf stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld)

Material

• 2 Spulen, n = 1000 Wdg.
• 1 Netzteil 2 x 20 V, Voltcraft
• 2 Demo Multimeter, Messbereich 1 A und 3 A
• 1 Sensor Cassy, Ley 524010
• 1 Cassy Display, Ley 524020
• 1 Kraftsensor S, Ley 524 042
• 1 Drahtrahmen mit 100 Wdg.
• 1 Drahtrahmen mit 500 Wdg.
• Stativmaterial

Beschreibung

Die Kraft, die auf einen stromführenden Leiter (Drahtrahmen) in einem gleichf?rmigen magnetischen Feld wirkt, wird mit Hilfe des Kraftsensors bestimmt. Das Magnetfeld durch die Spulen und den Drahtrahmen kann variiert werden.

Transformator

Material

• Kleinspannungsstelltrafo
• 2 Demo Multimeter, 10 V
• 1 Aufbautransformator
• 4 Spulen, n = 300, 600, 600 u. 1200 Wdg.

Beschreibung

An die Prim?rspule wird eine Wechselspannung angelegt. Durch Austausch der Spulen auf der Sekund?rseite ver?ndert sich dort die Spannung in Abh?ngigkeit von der Windungszahl.

Ein- und Ausschaltstrom von Spule u. Kondensator

Material

• Spannungsquelle 15 V kurzschlussfest
• Phywe Steckbrett mit Zubeh?r
• Schalter
• Kondensator 470 ?F, Widerstand 1 kOhm
• Spule 630 Hy, Widerstand 10 kOhm
• Oszilloskop

Beschreibung

Der Ein- und Ausschaltstrom wird mittels eines Oszilloskops indirekt über den Spannungsabfall eines Widerstandes aufgezeichnet. Die Dauer des Vorganges liegt im Sekundenbereich.

Elektrolyse

Material

• Wasserzersetzungsapparat (Leybold 55233) mit Platinelektroden, (Betriebsspannung 20 V)
• Konstanter 25 V
• Amperemeter 300 mA
• Reagenzglas, Feuerzeug
• 0,5%ige Schwefels?ure

Beschreibung

Am Wasserzersetzungsapparat kann sehr gut gezeigt werden, dass H2 und O2 im Verh?ltnis 2:1 erzeugt werden. Wenn genügend H2 erzeugt wurde, wird dieses in einem Reagenzglas am Ventil des Wasserzersetzungsapparates aufgefangen. Der Wasserstoff kann mittels einer Flamme entzündet werden. Es gibt einen lauten Pfeifton. Reagenzglas dabei leicht schr?g halten.

Erzwungene ged?mpfte Schwingung

Material

• Kondensator 0,1 ?F
• Spule 3600 Wdg.
• Widerstand 10 Ohm
• Potentiometer 2,5 kOhm
• Steckbrett
• Funktionsgenerator
• Speicheroszilloskop

Beschreibung

Der Reihenschwingkreis wird mit einer periodischen Rechteckschwingung angeregt. Die D?mpfung l?sst sich mittels des 2,5 kOhm Potentiometers einstellen. Die ged?mpfte Schwingung l?sst sich am Oszilloskopschirm beobachten.

Induktion 1

Material

• Spule, n= 10000 Wdg.
• 3 superstarke Magnete im Halter
• Schaltbrett mit grüner und roter Leuchtdiode

Stativmaterial

Beschreibung

Die rote und die grüne Leuchtdiode sind parallel mit entgengesetzter Polungsrichtung  geschaltet,
Beim schnellen Bewegen des Magneten in die Spule oder aus der Spule heraus, leuchtet jeweils nur eine LED auf.

Induktion im Magnetfeld eines Helmholtzspulenpaares bei konstantem Magnetfeld

Material

• 3 Helmholtz Spulen, n=320 Wdg.
• 1 Netzteil 30 V / 2 A
• 1 Mikrovoltverst?rker, Ley 532 13
• 1 Demo-Multimeter (Messbereich:+,- 15 mV)
• 1 Demo-Multimeter (Messbereich: 3 A)
• Stativmaterial

Beschreibung

Durch die beiden ?u?eren Spulen flie?t ein Strom von ca. 1,5 A. Die mittlere Spule ist drehbar gehaltert. Durch Ein-, Ausschalten des Magnefeldes oder durch Drehen der mittleren Spule oder deren Hinein- oder Herausschieben aus dem Feld, wird eine Spannung induziert.

Influenz im Feld eines Plattenkondensators

Material

• Hochspannungsger?t 5 kV
• Plattenkondensator
• statisches Voltmeter 7 kV
• 2 Ladungsl?ffel
• Elektrometer

Beschreibung

Zwei sich berührende Ladungsl?ffel werden in das elektrische Feld eines Plattenkondensators gebracht und dort auseinander bewegt. Ein Ladungsl?ffel wird positiv der andere negativ geladen. Dieses kann am Elektrometer demonstriert werden.

Kondensator

Material

• Elektrolytkondensator (0,22 F, 10 V)
• Demo-Amperemeter (1 A)
• Demo-Voltmeter (10 V)
• Netzteil (Konstanter 2*20 V)
• Glühlampe (12 V)
• Wechselschalter

Beschreibung

Nullpunkt des Demo-Amperemeters auf Mittelstellung bringen. Die Glühlampe wird in Reihe zum Kondensator geschaltet. Beim Bet?tigen des Wechselschalters wird der Kondensator ge- bzw. entladen. Beim Aufladen des Kondensators brennt die Glühlampe zun?chst hell und wird dann langsam dunkler. Die Spannung am Kondensator nimmt exponentiell zu, der Strom exponentiell ab.

Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld 1

Material

• Demo-Ger?t
• Netzteil 33 V /5 A
• Stativmaterial

Beschreibung

Die Spannungsquelle wird mit den beiden Messingschienen verbunden. Legt man die Achse auf die Schienen wird der Stromkreis geschlossen, sodass sie sich je nach Polungsrichtung in Richtung des Magneten hinein oder heraus bewegt.

Ladungstrennung

Material

• Plattenkondensator mit ver?nderbarem Plattenabstand
• Statisches Voltmeter 7 kV
• Hochspannungsquelle 5 kV

Beschreibung

Der Plattenkondensator wird bei geringem Abstand der Platten aufgeladen (<2 kV). Beim Erh?hen des Plattenabstandes zeigt das Voltmeter eine Erh?hung der Spannung an.

Maschen- und Knotensatz

Material

• Schaltbrett
• Netzteil, 20 V
• Demo-Voltmeter 10 V
• 3 Demo-Amperemeter, 10 mA
• Widerst?nde 2 x 120 Ohm, 1 kOhm, 3,3 kOhm
• Stativmaterial

Beschreibung

Es wird eine Betriebsspannung von 8 V angelegt und zur Beobachtung der Knotenregel I1, I2 und I3 gemessen.
Zur Beobachtung der Maschenregel wird die abfallende Spannung über den 3 Widerst?nden gemessen.

Monopolar-Motor

 Material

• Batterie 1,5 V, Mignon AA
• Neodym Rundmagnet
• Schraube
• Kabel

Beschreibung

Beim Berühren des Kabels mit dem Magneten wird die Schraube in Rotation versetzt, verursacht durch die Kraftwirkung (Lorentzkraft) der sich im Magnetfeld bewegenden Elektronen.

Strommessger?te: Hitzdraht-Instrument

Material

• Modell eines Hitzdraht-Instrumentes (Ley 531 20)
• Netzteil, z.B. 30 V / 5 A
• Overheadprojektor

Beschreibung

Der Hitzdraht aus Konstantan (d = 0,35 mm) wird bei Stromdurchgang erw?rmt und dehnt sich aus. Der Zeigerausschlag ist proportional zur Dehnung des Drahtes. Die Projektion des transparentes Modells erfolgt mit Hilfe des Overheadprojektors.

Thomsonscher Ringversuch

Material

• Netzspule (500 Wdg.)
• 1 U-Kern, 6 Joche
• 1 Aluring geschlossen, 1 Aluring offen
• Regel-Trenn-Trafo (RT 5A Grundig)
• flüssiger Stickstoff, Schutzbrille, Handschuh, Zange

Beschreibung

Die Aluringe werden nacheinander über das Joch auf die Netzspule gelegt. Beim Einschalten des Transformators springt der geschlossene Ring ca. 3 m hoch, wird er vorher im flüssigen Stickstoff gekühlt ca. 4-5 m. Der offene Ring bleibt liegen.

Aufgrund des Wechselstromes in der Spule, kann man den geschlossen Ring auch schweben lassen.

Wirbelstr?me (Waltenhofsches Pendel)

Material

• Waltenhofsches Pendel
• Hufeisenmagnet
• Stativmaterial

Beschreibung

Schwingt das Pendel mit der vollen Aluminiumfl?che zwischen den Polen des Hufeisenmagneten, werden Wirbelstr?me induziert und es erf?hrt eine starke D?mpfung.
Bei Verwendung des geschlitzen Bereichs ergibt sich nur eine schwach ged?mpfte Pendelschwingung.