Grundbegriffe der Elektrotechnik

Graf-Münster-Gymnasium Bayreuth    
Hausarbeit von Oliver Gößwein    
Dezember 2005    
Stromdurchflossene Leiterschaukel

Die UVW-Regel

Um vorherzusagen, in welche Richtung die Auslenkung stattfinden wird, hat man die sog. UVW-Regel der rechten Hand gefunden. Dabei spreitzt man die Hand so, dass jeweils immer zwei Finger senkrecht auf dem Dritten stehen. Der Daumen deutet dabei in Richtung der U rsache (Stromrichtung), der Zeigefinger zeigt in Richtung der V ermittlung (Magnetfeldrichtung) und der Mittelfinger gibt dann die Richtung der W irkung (Kraft) an.



An den folgenden beiden Bildern kannst du die passende Ausrichtung der rechten Hand überprüfen. Beachte dabei die Farben der Pole des Hufeisenmagneten. Die Stromrichtung ist jeweils von hinten nach vorne gerichtet.



Zeigt bei der rechten Hand der Daumen in die technische Stromrichtung und der Zeigefinger in die Magnetfeldrichtung, so weist der Mittelfinger in Kraftrichtung.

Mit der folgenden Simulation kannst du die UVW-Regel einüben und die Zusammenhänge zwischen Stromstärke, Magnetfeldstärke und Kraft noch genauer untersuchen. Für Erstbenutzer einer derartigen Simulation, gibt es eine Kurzanleitung.

Aufgabe  Lösung
Simulation anzeigen
Hinweise zur Bedienung
Die Stärke und Richtung des Feldes des Hufeisenmagneten und die später gewünschte Stromstärke kannst du mit dem entsprechenden Rollbalken einstellen. Die jeweils angegebenen Größen sind willkürlich gewählte Werte. Daher wurde auf die Angabe einer Einheit verzichtet. Der Stromkreis bleibt dabei noch unterbrochen (linkes Bild). Erst bei Auswahl der Option "Lösung" wird er geschlossen und die Schaukel ausgelenkt (rechtes Bild).

Arbeitsaufträge
  1. Überprüfe die Anwendung der UVW-Regel. Stelle sicher, dass die Option "Lösung" nicht gewählt ist. Überlege dir die Kraftrichtung bei den folgenden Situationen, wobei jeweils S für Stromstärke und M für das Magnetfeldstärke steht:
    * S = 5 , M = - 3
    * S = - 5 , M = 4
    * S = - 4, M = 0
    * S = - 8, M = - 4
    Aktiviere jetzt "Lösung" und lasse dir jeweils die Magnetfeldstärke und die Stromrichtung als Pfeile einzeichnen. Warst du immer richtig gelegen? Wenn nicht, probiere erneut einen Durchlauf.
  2. Was kannst du beobachten, wenn man den Betrag der Stromstärke erhöht? Vergleiche auch die Auslenkung bei gleicher absoluter Stromstärke aber entgegengesetzter Stromrichtung.


Wenn man das Experiment mit negativen Ladungsträgern durchführen würde, so ergäben sich jeweils gemäß der UVW-Regel die entgegengesetzte Kraftrichtungen, da diese sich entgegen der technischen Stromrichtung bewegen. Umgekehrt kann man bei bekanntem Ladungsträgervorzeichen, Bewegungs- und Kraftrichtung auf die herrschende die Magnetfeldrichtung schließen.


Zusammenfassung

Ein stromdurchflossener Leiter erfährt in einem Magnetfeld eine Kraft, die wir mit der UVW-Regel der rechten Hand vorhersagen können.

UVW-Regel
Fadenstrahlrohr
Lorentzkraft
Gleichstrom Elektromotor
Bewegte Leiterschaukel
Elektromagnetische Induktion
Anwendungen des Transformators