MZ — Magnetfeld von Zylinderspulen

Betreuer: ??? (vormittags, Englisch-sprachig)

1. Hall-Effekt erklären, Hall-Spannung herleiten.
2. Feldlinienbilder von Helmholtzspulen zeichnen (gleichgerichtet und gegensinnig).
3. Angeben, wie groß der Abstand bei Helmholtzspulen sein muss, damit das Magnetfeld die bestmöglichen Eigenschaften zeigt.
4. Formel für Magnetfeld in Spule herleiten und Einheiten angeben.

Betreuer: ??? (vormittags)

1. Nenne das Durchflussgesetz (2. Maxwellsches Gesetz) in integraler Form!
2. Beschreiben Sie qualitativ das Magnetfeld in einer langen Zylinderspule!
3. Was sind Helmholtz-Spulen? Welche Eigenschaften hat das von ihnen erzeugte Magnetfeld?
4. Was ist der Hall-Effekt und wie kann ihn zur Magnetfeldmessung nutzen?

Betreuer: Dekker (vormittags)

1. 1. Explain the Hall effect.
   2. How does a Hall probe work?
   3. Derive U(Hall)
2. A Helmholtz coil consists of two identical copper wire coils placed opposite each other. Electrical current flowing through the wires produces a magnetic field.
   1. What are the conditions for the two copper wire coils to produce a uniform magnetic field?
   2. Fig. 1 shows a Helmholtz coil seen from the top. Draw the magnetic field lines into the figure. ( (x) means current goes into the page, (·) means current coming out of the page)
   3. Fig. 2 shows the same Helmholtz coil with current direction in one of the coils reversed. Draw the magnetic field lines for the resulting field.
3. 1. Give the approximation of the field inside a simple magnetic coil.
   2. What are the units of all the variables in the above equation?

Hinweise

Den Casio CFX-9850GB kann man für die Gleichung (11) wie folgt programmieren:

Das Programm liest aus der Liste 1 die z-Werte aus und schreibt in Liste 2 die passenden g-Werte und in Liste 3 die passenden B_a-Werte. Wenn man es startet, sollte man also in Liste 1 die z-Werte eingegeben haben. Das Programm geht von z=0 in der Spulenmitte aus (Denkt daran, wenn ihr die Helmholtzspulenfelder ausrechnet D/2 zu addieren bzw. abzuziehen!).
Beim Programmstart fragt es euch noch nach der Spulenlänge L, nach den Radien r_a und r_i und nach B₀ (was man ja ohne weiteres über B₀=n·I·μ÷2 vorher ausrechnen kann.) Achtet auch darauf, nur die passenden Einheiten anzugeben (also z.b. alles in Zentimeter oder Meter und B₀ in T oder mT) — die Einheiten, die ihr eingebt, spuckt das Programm logischerweise auch wieder aus…

wichtige Zeichen:
List — über Optn + F1 + F1
" — bekommt ihr sobald ihr Alpha drückt auf F2
? — Shift+Prog+F4
↵ — steht für einen Druck auf Exe und wird dann im Programm als so ein Pfeil angezeigt (Zeilenwechsel also).

Da der GTR mit dem Originalabschreiben ein paar Probleme hat (fragt mich nicht warum) muss man die beiden ln-Ausdrücke in zwei ln- Differenzen umwandeln.

drückt im Prog-Menü auf New und nennt euer Programm wie ihr wollt. gebt dann folgenden Code ein:

"G und B Berechnung"↵
"L"?→L↵
"R-A"?→A↵
"R-I"?→I↵
"B0"?→B↵
((List1+L/2)*(ln(A+√(A²+(List1+L/2)²))   (Hier auf dem GTR kein Zeilenumbruch!)
-ln(I+√(I²+(List1+L/2)²)))-(List1-L/2)   (Hier auf dem GTR kein Zeilenumbruch!)
*(ln(A+√(A²+(List1-L/2)²))   (Hier auf dem GTR kein Zeilenumbruch!)
-ln(I+√(I²+(List1-L/2)²))))*1/(A-I)→List2↵
List2*B→List3↵


Wer das nicht alles abtippen will: SOLENOID.CAT (für Casio-GTR CFX9850)