Experiment: Biot-Savart-Gesetz

Beschreibung
Lieferumfang

Im Experiment: Biot-Savart-Gesetz wird das Profil der magnetischen Flussdichte B von stromdurchflossenen Leiterschleifen mit unterschiedlichen Radien R und das Profil der magnetischen Flussdichte eines geraden Leiters ermittelt und diskutiert.

Sowohl die Position eines Magnetfeldsensors, also der Abstand z zur Leiterschleifenebene, als auch die magnetischen Flussdichte B an dieser Position, werden simultan gemessen. Dies ist realisiert über das Remote Controlled Positionierungssystem PS400 (Artikel-Nr. 1023791) und den Magnetfeldsensor (Artikel-Nr. 1021798). Die ermittelten digitalen Daten werden automatisch in der Software Coach7 verarbeitet und visualisiert, so dass das Profil der magnetischen Flussdichte B(z) simultan beim Durchfahren des Sensors durch das Magnetfeld grafisch dargestellt ist.

Das Biot-Savart-Gesetz: B(z) = µ₀ I / 2 * R ² / ( R ²+ z ²)^3/2 wird über folgende Teilexperimente diskutiert und verifiziert werden:

Profil der magnetischen Flussdichte B(z) einer Leiterschleife mit Radius R bei fester Stromstärke I.
Abhängigkeit der magnetischen Flussdichte B einer Leiterschleife mit Radius R von der Stromstärke I in der Ebene der Leiterschleife (z=0).
Ermittlung der magnetischen Feldkonstante μ₀

Vorteile des verwendeten Positionierungssystems PS400:
Das im Experiment verwendete Positionierungssystem PS400 (Artikel-Nr. 1023791) gewährleistet ein schnelles, präzises und reproduzierbares Durchfahren des von der Leiterschleife erzeugten Magnetfeldes.

Vorteil des computerunterstützten Experimentierens:
Neben dem Vorteil des instantanen Visualisierens der Messung, verläuft die Messung auch sehr schnell (< 30 s). Daher ist ein Variieren der Versuchsbedingungen (z.B. Leiterschleifen mit verschiedenen Radien oder unterschiedlich hohe Stromstärken) einfach und zügig umzusetzen.

Varianten der Verarbeitung digitaler Daten:

Variante 1: (PC/Tablet)
2 x	1021514	Sensorkabel
1 x	1022284	WiLab
1 x	Software-Lizenz Coach7
oder
Variante 2: (Datenlogger VinciLab)
2 x	1021514	Sensorkabel
1 x	1021477	VinciLab
1 x	Software-Lizenz Coach7

Hinweis:
Alternativ kann die Schlittenposition des Positionierungssystems als Ausgangsspannung V_Out ausgelesen werden, so dass mittels eines Spannungssensors und Software anderer Anbieter die Positionsinformation erfasst werden kann.

Link zur Experimentieranleitung (Video):

Artikel-Nr.: 8001178 [UE3030400-230]

Brand

3B Scientific