Arbeitsblatt zur Station A

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1 Arbeitsblatt zur Station A Versuch: Rotation eines Magneten vor einer Spule mit Eisenkern Versuchsausführung: 1. Verbinde das Versuchsgerät mit dem schwarzen Messgerät, das auf den Messbereich I = ma eingestellt ist. Nun drehe den Magneten und beobachte den Zeiger des Messgerätes dabei. 2. Verändere die Geschwindigkeit, mit der der Magnet gedreht wird und seine Drehrichtung. Versuche eine Erklärung für das Verhalten des Zeigers des Messgerätes zu geben. 3. Der Eisenkern mit der Spule kann etwas zurückgezogen werden, so dass der Abstand zwischen Eisenkern und Magneten größer wird. Führe so den Versuch ein zweites Mal durch und vergleiche die Messergebnisse. 1

2 Arbeitsblatt zur Station B Versuch: Strommessung an Spulen mit unterschiedlicher Windungszahl. Versuchsausführung: Die Spulen in dem U-Profil haben die Windungszahlen n 1 = 200 Wdg., n 2 = 400 Wdg. und n 3 = 800 Wdg.. Sie sind in Reihe geschaltet, damit sich aufgrund der unterschiedlichen Leiterlängen der Spulen kein anderer Ohmscher Widerstand ergibt, der das Messergebnis verfälschen würde. 1. Verbinde das Versuchsgerät mit dem schwarzen Messgerät, das auf den Messbereich I = 2 ma eingestellt ist. Nun bewege nacheinander einen Pol des U-Magneten in jeder Spule. Beobachte hierbei den Zeiger des Messgerätes. Bei Spule 3 gehe vorsichtig vor, da sonst in diesem Versuch das Messgerät überlastet wird. Notiere die Ergebnisse und beschreibe die Abhängigkeit der Anzeige des Messgerätes von der Windungszahl der Spulen und der Bewegung des Magneten. 2. Tauche einen Pol des Magneten in die erste Spule ein und den anderen Pol des U-Magneten in die zweite Spule. Führe diesen Versuch auch mit der zweiten und dritten Spule durch. Achte auf die Richtung des Zeigerausschlages. Deute die Messergebnisse 3. Du kannst die Spulen auch parallel zur Tischplatte anordnen und den Stabmagnet ganz durch die Spulen hindurchführen. Was fällt dir auf? 2

3 Arbeitsblatt zur Station C Versuch: Das Tonrad (Die Ruf- und Signalmaschine) Versuchsausführung: 1. Schließe die Gleichspannungsquelle an eine der Spulen an und an die andere Spule das Messgerät. Das Joch auf diesem Eisenkern ist unterbrochen. Drehe den Polschuh, der auf dem Eisenkern liegt, und beobachte das Messgerät. Begründe welche Veränderung zu dem Ausschlag des Messgerätes führt. 2. Der Versuch zeigt das Prinzip eines Tonrades wie es früher in der Fernmeldetechnik für die Erzeugung von Rufsignaltönen (Freiton, Besetztton etc.) benutzt wurde. Erkläre die Skizze und nenne Möglichkeiten, mit dieser Maschine unterschiedliche Töne zu erzeugen. 3

4 Arbeitsblatt zur Station D Versuch: Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie mit einem Fahrraddynamo. Versuchsausführung: Mit einem Fahrraddynamo kann mechanische Energie in elektrische umgewandelt werden. 1. Im ersten Versuch schließe an den Dynamo über einen Schalter eine Glühlampe an ( 6 V ). Öffne den Schalter, so dass der Stromkreis nicht geschlossen ist und stoppe die Zeit die 2 Gewichte gebrauchen, um den Dynamo ohne Belastung anzutreiben. Schließe den Schalter und treibe den Dynamo der Reihe nach mit 2, 3 und 4 Massestücken an. Stoppe hierbei wieder die Zeit und achte auf die Helligkeit der Lampe. 2. Im zweiten Versuch verwende drei gleiche Lampen ( 4 V ). Führe den Versuch erst mit 2 Massestücken aus. Schließe eine Lampe an und lasse die Gewichte zu Boden sinken. Dann schalte der Reihe nach die zweite und dritte Lampe zu der ersten parallel und betrachte jeweils die Helligkeit der Lampen. Betreibe alle drei Lampen dann mit 3 und 4 Massestücken. 3. Beschreibe den Aufbau eines Fahrraddynamos und untersuche die Richtung des Magnetfeldes des Dauermagneten. 4

5 Arbeitsblatt zur Station E Versuch: Spule mit Kurzschlussbügel und Schwingung einer Feder Versuchsausführung: Der Magnet wird durch Auslenken der Feder in Schwingung versetzt. Man zählt die Anzahl der Schwingungen des Pendels. Nun verbindet man die ersten beiden Anschlüsse der Spule mit einem kurzen Kabel (Kurzschlussschaltung). Der Versuch wird nun wiederholt. Dann verbindet man zusätzlich den mittleren Anschluss mit dem unteren Anschluss und führt den Versuch erneut durch. Vergleiche die Anzahl der Schwingungen. Was bewirkt das kurzschließen der Spule. 5

6 Versuch: Bewegtes homogenes Magnetfeld. Arbeitsblatt zur Station F Versuchsausführung: Bei diesem Versuch ist der Ausschlag des Messgerätes ohne Verstärker sehr klein. Beobachte also genau. Die Magnete in der gelben Box sind alle gleich gepolt. Du kannst das kleine U- Profil auf das große setzen und es direkt nach oben wegnehmen oder mehrmals von rechts und links über das große U-Profil führen. Schreibe deine Beobachtungen auf und versuche zu erklären, wodurch die Wirkung bei diesem Versuch verbessert werden könnte. 6

7 Arbeitsblatt zur Station G Versuch: Waltenhoffsches Pendel und Wirbelstrombremse Versuchsausführung: 1. Führe mehrere Versuche durch und achte immer darauf, dass das Pendel dabei frei schwingen kann und nicht anstößt. Verändere hierbei den Abstand der Magnete. Lasse die geschlitzte Scheibe und danach die geschlossene Scheibe durch den Spalt schwingen. Schreibe deine Beobachtungen auf und gib für das Verhalten der Pendel Vermutungen an. 2. Lies den Bericht über die Wirbelstrombremse bei Bussen und Lkws und stelle einen Bezug zu diesem Versuch her. 7

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10 Arbeitsblatt zur Station H Versuch: Primär- und Sekundärspule im Gleichstromkreis Versuchsausführung: Verbinde die rechte Spule über eine Morsetaste mit der Gleichspannungsquelle und schließe die linke Spule an ein Voltmeter an. Führe den Versuch mit unterschiedlichen Spannungen durch, indem du die Spannung vorher einstellst und dann den Schalter schließt. Beobachte dabei das Messgerät an der linken Spule. Ändere hier mit Hilfe des Mittelabgriffs die Windungszahl. Wenn du den Schalter geschlossen hast warte immer ein bisschen, bevor du ihn wieder öffnest. Stelle begründete Vermutungen für das Verhalten der linken Spule auf. 10

11 Arbeitsblatt zur Station I Versuch: Transformatoren mit gleichen und unterschiedlichen Windungszahlen. Versuchsausführung: Es sind hier Transformatoren mit gleichen und unterschiedlichen Windungszahlen aufgebaut. Ein Transformator besteht immer aus einer Primärspule und einer Sekundärspule, die mit einem geschlossenen Eisenkern verbunden sind. An der Primärspule ist die Energiequelle angeschlossen, an der Sekundärspule ein elektrisches Gerät, das man in unterschiedlicher Weise nutzen will. Transformatoren können sinnvoll nur mit Wechselstrom betrieben werden. Ist dies dein erster Versuch so wirst du die Begründung dafür mit der Zeit durch die Bearbeitung der anderen Versuche erkennen. 1. Nenne Geräte im Haushalt die über einen Transformator (Trafo) an das Starkstromnetz angeschlossen werden. 2. Schließe die Energiequelle mit den Buchsen für Wechselstrom an die Primärspule an und schalte dazu parallel ein Spannungsmessgerät (Messbereich AC 20 V). An die Sekundärspule schließe das zweite Spannungsmessgerät an (gleicher Messbereich). Der Transformator wird im Leerlauf betrieben, das heißt, dass wir außer den Messgeräten keine Verbraucher mit anschließen. Beginne mit den Spulen mit gleicher Windungszahl und variiere den Versuch, indem du auf der Primärseite und der Sekundärseite die Windungszahl abwechselnd oder gleichzeitig änderst. Führe dies auch für die anderen Transformatoren durch und versuche einen Zusammenhang zwischen Spannungen und Windungszahlen bei der Primär- und Sekundärspule zu finden. 3. Beim letzten Transformator fehlt bei der Sekundärspule die Angabe der Windungszahl. Versuche sie durch Messungen heraus zu bekommen. 11

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