Zentrale Experimente Physik GOSt
Startseite → Fadenstrahlrohr und e/m-Bestimmung → Experimentelle Bestimmung von B(I) beim Helmholtzspulenpaar
Für die Bestimmung der spezifischen Elektronenladung $\frac{e}{m}$ benötigt man den Wert für die Stärke $B$ des Magnetfelds, das durch das Helmholtzspulenpaar erzeugt wird und nahezu homogen in dessen Raumbereich ist.
Die Stärke $B$ des Magnetfelds kann man theoretisch aus den Daten der beiden Einzelspulen, ihrer geometrischen Anordnung und der Stromstärke I durch die beiden Spulen errechnen, die Formel dazu lautet (streng genommen nur für den Punkt in der Mitte zwischen den beiden Spulen):
$B=\frac{\mu _{0}\cdot I\cdot n}{R}\cdot \left (\frac{4}{5} \right )^{\frac{3}{2}}$
Man kann aber auch direkt mit Hilfe einer Hallsonde das Magnetfeld in Abhängigkeit von der Stromstärke I durch die Spulen experimentell ermitteln. Das soll auf dieser Seite geschehen.
Experimentelle Bestimmung von B(I) beim Helmholtzspulenpaar
Das folgende IBE erlaubt die Variation der Spulenstromstärke I, wodurch sich die jeweils zugehörige Stärke $B$ des Magnetfelds verändert, die mittels der in der Mitte fest positionierten Hallsonde registriert wird.
Schalten Sie das Netzgerät (links) ein, durch Klick auf dessen Bedienpanel wird der Regler für die gewünschte Stromstärke vergößert dargestellt und bedienbar.
Hinweis: Ein Klick auf die Sonde zeigt in einer Draufsicht, dass sich die Sonde genau in der Mittelebene der beiden Spulen befindet (auch bei eingeblendeter Röhre möglich).
Erstellen Sie eine Messtabelle für den Zusammenhang zwischen Stromstärke $I$ und Stärke $B$ des Magnetfelds.
Tragen Sie den vermuteten Zusammenhang zwischen $I$ (nachstehend: x) und $B$ (nachstehend: y) in die Zeile "y = ..." ein, z. B. y=a*x*x. Die Daten werden dann im Diagramm rechts dargestellt.
Hinweise zur Tabelle und zur Anpassung der Kurve
Geben Sie die Messwerte in die Tabelle ein, verwenden Sie dabei den Punkt "." als Dezimal-Trennzeichen.
Verändern Sie die Parameter so, dass die Kurve die Messwerte möglichst gut beschreibt. Über die Zahlen rechts und links von den Schiebereglern können Sie die Spannweite der Schieberegler einstellen.
Die Skalierung der Achsen kann, wenn gewünscht, in dem Menü, welches durch Anklicken der drei grün hinterlegten Striche rechts oben am Diagramm aufgerufen werden kann, verändert werden.
Notieren Sie hier den Wert des sich ergebenden Parameters (z. B. a):
Überprüfen Sie, inwieweit dieser experimentell ermittelte Wert des Parameters (z. B. a) sich in Übereinstimmung befindet mit der Aussage der theoretischen Formel für die Stärke $B$ des Magnetfels des Helmholtzspulenpaares.
(Daten der Helmholtzspulen: Windungszahl je Spule $n=130$, Radius $R=15cm$)
Bitte "." bei Dezimalzahlen als Trennzeichen verwenden.