Magnetisierung

In den Physikbildungsstandards stehen folgende Kompetenzen:

Kompetenz Nr. 3:

Formalisierung und Mathematisierung in der Physik

Die Schülerinnen und Schüler können den funktionalen Zusammenhang zwischen physikalischen Größen erkennen, grafisch darstellen und Diagramme interpretieren und sie können funktionale Zusammenhänge selbstständig finden

Kompetenz Nr. 4:

Spezifisches Methodenrepertoire der Physik

Die Schülerinnen und Schüler können Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen untersuchen, Experimente selbstständig planen, durchführen, auswerten, grafisch veranschaulichen und einfache Fehlerbetrachtungen vornehmen. Sie können computerunterstützte Messwerterfassungs- und Auswertungssysteme im Praktikum selbstständig einsetzen.

Kompetenz Nr. 8:

Grundlegende physikalische Größen

Neben dynamischen Betrachtungsweisen ... können die Schülerinnen und Schüler mit weiteren grundlegenden physikalischen Größen umgehen: Inhalte: magnetische Flussdichte,

Kompetenz Nr. 9:

Strukturen und Analogien

Die Schülerinnen und Schüler können das magnetische und elektrische Feld als physikalisches System beschreiben und die Grundlagen der Maxwelltheorie verstehen, in der die Elektrodynamik auf vier Aussagen zurückgeführt wird. Grundkenntnisse werden bei folgenden Themen erwartet - Inhalte Feld ... elektrisches und magnetisches Feld, Lorentzkraft, Wechselwirkung mit Materie

Aus dem Unterricht ist die Flussdichte als Funktion der Stromstärke und den Spulendaten bekannt. In gleicher Weise kann man davon ausgehen, dass die Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter in einem Magnetfeld der Flussdichte B bekannt ist. In der folgenden Teamarbeit wird ein Elektromagnet - also eine Spule mit Eisenkern untersucht. Über dem Elektromagneten hängt ein Eisenstück an einem Kraftsensor, das von dem Elektromagneten angezogen wird. Die Kraft wird in Anhängigkeit von der Stromstärke durch den Elektromagneten untersucht.

Versuchs-Material

• Notebook, Daten-Logger-Software, Datenlogger, Netzteil, 1-Ω-Messwiderstand
• USB-Verbindungskabel, Kraftsensor, U-I-Sensor, Magnetfeldsensor
• Gleichspannungsnetzgerät, Spule mit Eisenkern, Eisenstück, Stativmaterial, Rollwagen, Schnur

Hypothese/Theorie → Vorhersage

[V.01]

Welchen Zusammenhang zwischen der Flussdichte am Eisenkern und der Stromstärke durch die Spule erwarten Sie?

[V.02]

Welches F-I-Diagramm erwarten Sie bei einem Elektromagneten. F ist hierbei die Kraft auf ein Eisenstück im Magnetfeld des Elektromagneten?

Vorhersage → Experiment

• Installieren Sie das Notebook, den Datenlogger und die Daten- Logger-Software
• Überprüfen Sie Ihre Vorhersagen im Experiment

Reflexion

• Welchen Bezug hat dieses Experiment zu den Kränen, die man auf einem Schrottplatz findet?

Download des gesamten Workshops 2

Workshop 2: Experiment - Messerfassung: Herunterladen [pdf] [1,2 MB]

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