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		+	==Das Potential im elektrischen Stromkreis==
−	==Praktikum: Messung der magnetischen Ladung und der magnetischen Polarisation eines Stabmagneten==	+	====Übertragung des Drucks im Wasserstromkreis auf den elektrischen Stromkreis====
		+	Der Druck im Wasserstromkreis entspricht dem elektrischen Potential <math>\varphi</math>. Es wird in Volt (nach [https://de.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta Alessandro Volta] 1745-1827) gemessen.
−	===Arbeitsauftrag===	+	{|class="wikitable" style="border-style: solid; border-width: 4px "
−	[[Datei:Versuchsaufbau_Messung_magnetische_Ladung.jpg|thumb]]	+	|
		+	*Die Batterie erzeugt hinter sich ein hohes Potential und vor sich ein geringes Potential.
		+	*Dieser Potentialunterschied treibt den elektrischen Strom an. Die Elektrizität fließt vom hohen Potential zum niedrigen Potential.
		+	*Bei einer Verzweigung ändert sich das Potential nie!
		+	*Bei einem Lämpchen (oder einem anderem Widerstand) kann das Potential abfallen.
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−	*Messen Sie die Nordpol- und die Südpolladung der Stabmagnete.	+	====Messen des Potentialunterschiedes: die Spannung <math>U</math>====
		+	Wie misst man das Potential an einer Stelle eines Stromkreises? Verbindet man mit einem Kabel ein sogenanntes Voltmeter mit der Stelle, so passiert nichts! Man benötigt auch noch ein zweites Kabel. Das Voltmeter kann nämlich nur Potential''unterschiede'' zwischen zwei Stellen messen!
−	*Messen Sie die magnetische Polarisation der Stabmagnete.	+	Deswegen legt man das Potential einer beliebigen Stelle als neutral, also  <math>0\,\rm V</math> , fest. An diese Stelle wird eines der beiden Kabel gesteckt. Steckt man das andere Kabel an eine andere Stelle, so zeigt das Voltmeter den Unterschied zu  <math>0\,\rm V</math> , also das dortige Potential, an.
−	;Material	+	[[Datei:Stromkreis Spannungsmessung Voltmeter.png|465px]]
−	:Stabmagnete, Netzgerät, Kabel, Spule mit 500 Windungen, Waage, Stativmaterial	+
−	;Theoretischer Hintergrund	+	{|class="wikitable" style="border-style: solid; border-width: 4px "
−	:a) Die Feldstärke wurde ursprünglich als [[Die_Feldstärke_als_gerichteter_Ortsfaktor|Ortsfaktor]] festgelegt: <math>H=\frac{F}{Q_m}</math>	+	|
−	:Die Kraft auf einen Probepol kann man leicht messen, aber wie soll man die magnetische Ladung des Pols messen? Man kann die Gleichung nach der Ladung auflösen und das als Festlegung der magnetischen Ladung interpretieren:	+	*Ein Voltmeter kann nur den Potentialunterschied <math>\Delta \varphi</math> messen. Er heißt "Spannung" (<math>U</math>) und wird auch in Volt gemessen.
−	::<math>Q_m=\frac{F}{H}</math>	+	*Das Potential <math>0\,\rm V</math> kann man an eine beliebige Stelle legen. Meistens ist es der Minuspol ("Masse" oder "Erde").
−	:b) Die [[Die_magnetische_Feldstärke|Feldstärke]] wurde dann mit Hilfe einer Spule festgelegt, was auch praktikabel ist: <math>H=\frac{n\, I}{l}</math>	+
−	:Befindet sich nun ein Magnetpol innerhalb einer Spule und man misst die Kraft auf den Pol, so kann man die magnetische Ladung des Pols bestimmen:	+
−	::<math>Q_m=\frac{F}{H} = F\, \frac{l}{n\, I}</math>	+
−		+
−	{|	+
−	|style="vertical-align:top;"|	+
−	:c) Die magnetische Polarisation innerhalb des Magneten hängt direkt mit der magnetischen Ladung der Pole und der Feldstärke zusammen. Die Maxwellsche Gleichung der Magnetostatik lautet:	+
−	::<math>\textrm{}\quad \mu_0\, \bar H \, A = Q_m = - \bar J \, A </math>	+
−	:Man kann die magnetische Polarisation mit der rechten Seite der Gleichung bestimmen, indem man auflöst:	+
−	::<math>-J =\frac{Q_m}{A}</math>	+
−	:Dabei ist die Fläche A die Stirnfläche des Stabmagneten. Die magnetische Polarisation entspricht also der Flächenladungsdichte der Pole.	+
−	||	+
−	[[Datei:Elektret Polarisierungslinien Polarisierungsladungen Feldlinien Gauß.png|thumb|314px|]]	+
	|}		|}
−
−	;Aufbau
−	*Das Netzgerät bildet mit der Spule und dem Ampèremeter einen geschlossenen Stromkreis.
−	:Das Ampèremeter wird zur Stromstärkemessung auf "10A" gestellt, und die entsprechende Buchse für das Kabel gewählt.
−	*Die Spule wird auf die Waage gestellt und der Stabmagnet mit Hilfe der Klemmen so positioniert, dass der Nord- oder Südpol innerhalb der Spule ist, der jeweils andere Pol möglichst weit weg von der Spule.
−	:Bei kurzen Stabmagneten kann man das Messergebnis verbessern, wenn man zwei Stabmagnete zu einem langen Magnet verbindet.
−	<br style="clear: both" />
−
−	===Beobachtungen===
−	Spule
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−	Windungsanzahl:
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−	Länge in cm und m:
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−	Kleiner Stabmagnet
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−	Abmessungen der Stirnfläche:
−	Stirnfläche in cm^2 und m^2:
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−	Stromstärke in A | "Masse" in g | Kraft in N
−	Nordpol:                  |              |
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−	Südpol:                  |              |
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Version vom 9. April 2025, 07:28 Uhr

Das Potential im elektrischen Stromkreis

Übertragung des Drucks im Wasserstromkreis auf den elektrischen Stromkreis

Der Druck im Wasserstromkreis entspricht dem elektrischen Potential

$$\varphi$$ . Es wird in Volt (nach Alessandro Volta 1745-1827) gemessen.

Die Batterie erzeugt hinter sich ein hohes Potential und vor sich ein geringes Potential. Dieser Potentialunterschied treibt den elektrischen Strom an. Die Elektrizität fließt vom hohen Potential zum niedrigen Potential. Bei einer Verzweigung ändert sich das Potential nie! Bei einem Lämpchen (oder einem anderem Widerstand) kann das Potential abfallen.

Messen des Potentialunterschiedes: die Spannung $$U$$

Wie misst man das Potential an einer Stelle eines Stromkreises? Verbindet man mit einem Kabel ein sogenanntes Voltmeter mit der Stelle, so passiert nichts! Man benötigt auch noch ein zweites Kabel. Das Voltmeter kann nämlich nur Potentialunterschiede zwischen zwei Stellen messen!

Deswegen legt man das Potential einer beliebigen Stelle als neutral, also

$$0\,\rm V$$ , fest. An diese Stelle wird eines der beiden Kabel gesteckt. Steckt man das andere Kabel an eine andere Stelle, so zeigt das Voltmeter den Unterschied zu $$0\,\rm V$$ , also das dortige Potential, an.

Ein Voltmeter kann nur den Potentialunterschied $$\Delta \varphi$$ messen. Er heißt "Spannung" ( $$U$$ ) und wird auch in Volt gemessen. Das Potential $$0\,\rm V$$ kann man an eine beliebige Stelle legen. Meistens ist es der Minuspol ("Masse" oder "Erde").