Arbeitsblätter für Physik: Magnetische Flussdichte
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Abituraufgaben 2009 Baden-Württemberg, Klausur II, Schwerpunktthema: Magnetismus. Mit Musterlösungen zu allen Aufgabenteilen.
Die SuS lösen Aufgaben auf vier unterschiedlichen Anforderungsniveaus, die für die SuS kenntlich gemacht sind. Einige der Aufgaben enthalten Skizzen zur Verdeutlichung. Didaktische Erläuterungen und Lösungen für die Lehrkraft sind in der Einführung und im Anhang enthalten.
Im vorliegenden Artikel wird der Transformator mit Hilfe von Ausführungen zu den Überbegriffen Das Induktionsgesetz, Primär-, Sekundärstrom und der magnetische Fluss, Magnetische Sättigung des Eisenkerns und Verzerrungen beim Stromverlauf, Die Energieübertragung im Transformator sowie Spezialtransformatoren und Transformatorgeräusche vorgestellt. Zahlreiche Abbildungen, Vorschläge für Experimente sowie Zusatzinformationen über Phasenverschiebung und Wirkleistung bzw. Spezialtransformatoren runden den Beitrag ab.
Magnetfelder und magnetische Flussdichte; Anwendung I – Spule mit einer Windung; Anwendung II – Helmholtzspulen
Schon vor gut 200 Jahren entdeckte der Physiker H. C. Oersted, dass vom Strom durchflossene Leiter beliebiger Gestalt in ihrem Umfeld ein Magnetfeld erzeugen. Er stellte allerdings auch fest, dass jedes Magnetfeld eine unterschiedliche Stärke bzw. verschiedene magnetische Flussdichten besitzt. In dem vorliegenden Beitrag werden zunächst wichtige Begriffe wie die Stärke eines Magnetfeldes und die magnetische Flussdichte wiederholt und darauf aufbauend erklärt, wie diese Größen auf Grundlage der Arbeiten von Laplace, Biot und Savart berechnet werden können. Dabei stehen den Jugendlichen am Ende der Einheit reichhaltige Aufgaben zur Verfügung, anhand derer Sie das erworbene Wissen anwenden können.
Die hier vorgestellte Elementarisierung des Themas Induktion für den Unterricht in einer 9. oder 10. Klasse darf als Versuch verstanden werden, ein brauchbares Beispiel einer Elementarisierung zu bieten. Das Konzept kann auch als Grundlage für einen ausführlichen Unterrichtsentwurf dienen, wie ihn Lehramtsanwärter regelmäßig zu schreiben haben.
Das Material stellt einen Versuchsaufbau zur Untersuchung der magnetischen Flussdichte einer lang gestreckten Zylinderspule vor. Beispiele zu Messungen und das Versuchsergebnis werden ebenfalls dargestellt. Anschließend können die Lernenden ihr Wissen zu magnetischen Feldern in Aufgaben anwenden und vertiefen.
In einem Vortrag führt die Lehrkraft im Einstieg die Maxwellgleichungen ein, damit die SuS anschließend neue Größen modellieren und analog die Gleichungen aufstellen. Es sind Hinweise zum Unterricht für die Lehrkraft enthalten.
Im Rahmen einer Unterrichtseinheit „Magnetismus“ kann das Thema „Magnetsinn bei Vögeln“ fachübergreifend integriert werden. Notwendige Vorkenntnisse sind Kenntnisse über die Wirkung von Magneten. Die SuS sollten erläutern können, dass Körper ohne direkten Kontakt eine anziehende oder abstoßende Wirkung aufeinander ausüben können.
In diesem Artikel werden typische Auswertungsszenarien von Messergebnissen zu drei klassischen Unterrichtsinhalten unter Anwendung des Interaktiven Whiteboards (IWB) vorgestellt. Die Aufnahme und Auswertung der Messungen wurde mit dem Messwerterfassungsprogramm „Cassy Lab“ und dem Messinterface „Sensor Cassy“ durchgeführt.
Stromdurchflossene Leiter erzeugen Magnetfelder. Dieses Phänomen findet in unserem technisierten Alltag vielfältige Verwendung. Im hier vorgestellten Experiment wird untersucht, wie das Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule von der elektrischen Stromstärke und der Spulenwindungszahl abhängt. Die magnetische Flussdichte wird dabei mit dem Magnetfeldsensor eines Smartphones oder Tablet-PCs erfasst und mit einer entsprechenden App dargestellt.