Bestimmung von μ₀ aus dem Feld eines langen geraden Leiters
In festem Abstand von einem langen geraden Leiter messen Sie die Flussdichte B bei verschiedenen Stromstärken I. Die lineare Ausgleichsgerade B(I) liefert die Steigung μ₀/(2πr); daraus folgt μ₀ = Steigung · 2πr.
Ziel des Versuchs
Die magnetische Feldkonstante μ₀ aus B = μ₀ I / (2πr) bei bekanntem r = 0,1 m bestimmen: die Steigung von B(I) ist gleich μ₀/(2πr).
Geräte
- Langer gerader Leiter
- Stromquelle
- Magnetfeldsensor
Versuch
Theorie
Die magnetische Flussdichte eines langen geraden Leiters ist B = μ₀ I / (2πr). Bei festem r ist der Graph B gegen I eine Gerade durch den Ursprung mit der Steigung μ₀/(2πr).
Durchführung
- Der Abstand vom Leiter zum Sensor ist fest: r = 0,1 m. Ändern Sie nur die Stromstärke I.
- Notieren Sie die Paare (I, B) (kleines Sensorrauschen).
- Wiederholen Sie das für mindestens 6 verschiedene Stromstärken, gleichmäßig über den Bereich verteilt.
- Prüfen Sie die lineare Ausgleichsgerade B(I): μ₀ = Steigung · 2πr.
- Vergleichen Sie mit dem Tabellenwert 4π·10⁻⁷ H/m und formulieren Sie die Schlussfolgerung.
Schlussfolgerung
Das bestimmte μ₀ stimmt mit 4π·10⁻⁷ H/m innerhalb der Toleranz überein. Wesentliche Fehlerquellen: Sensorrauschen, endliche Leiterlänge und das Ablesen von r.