Leiterschaukel Experiment Protokoll
Bei diesem Experiment wird eine Leiterschaukel aus Kupfer zwischen die Pole eines Hufeisenmagneten gehängt und ein Gleichstrom durch sie fließen gelassen. Anschließend wird der elektrische Strom abgeschaltet und das Experiment wird wiederholt, wobei die Stromrichtung oder die Lage des Magneten umgekehrt wird.
Beobachtung
Die Leiterschaukel bewegt sich aus dem Magneten nach vorne heraus. Erst nach Abschalten des elektrischen Stromes bewegt sich die Schaukel in die Ausgangslage zurück. Wiederholt man das Experiment und kehrt dabei die Stromrichtung oder die Lage des Magneten um, so kehrt sich auch die Bewegungsrichtung der Leiterschaukel um.
Leiterschaukel Experiment Erklärung
Auf stromdurchflossene Leiter wirkt in einem Magnetfeld eine Kraft, die Lorentzkraft genannt wird, senkrecht zum Stromfluss und senkrecht zur Richtung des magnetischen Feldes. Diese Erscheinung ist das grundsätzliche Wirkungsprinzip eines Elektromotors.
Das elektromotorische Prinzip besagt, dass auf einen stromdurchflossenen Leiter in einem Magnetfeld eine Kraft ausgeübt wird und damit der Leiter in Bewegung gesetzt werden kann.
Rechte-Hand-Regel und Lorentzkraft
Um die Richtung der Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter zu ermitteln, wird die Rechte-Hand-Regel (UVW-Regel) verwendet. Der Daumen steht dabei für die Stromrichtung (Ursache), der Zeigefinger für die Richtung des magnetischen Feldes (Vermittlung) und der Mittelfinger zeigt die Richtung der Kraft (Wirkung) an.
Lorentzkraft und Stromdurchflossene Leiter
Lorentzkräfte wirken auch zwischen zwei sich in der Nähe befindenden stromdurchflossenen Leitern. Die Richtungen der wirkenden Kräfte sind von den Stromrichtungen in den Leitern abhängig und werden mit der Rechte-Hand-Regel bestimmt. Die Kräfte zwischen stromdurchflossenen Leitern werden zur Definition der Einheit für die elektrische Stromstärke genutzt. Das Ampere ist die Stromstärke durch zwei geradlinige lange Leiter, die den Abstand 1m haben und zwischen denen die Kraft je 1m Länge 2.10-7 N beträgt.
