Aufgabe Vorschlag B1 - Aufgabe 4 · Abitur Hessen Physik GK 2022

Erklären Sie die Entstehung der Spannungsmaxima und Spannungsminima in Material 6.

Lösung: Bei der Annäherung des Magneten an eine Spule vergrößert sich der magnetische Fluss durch die Querschnittsfläche der Spule und es wird eine Spannung induziert. Entsprechend wird beim Entfernen von dieser Spule eine Spannung mit umgekehrtem Vorzeichen induziert. Der maximale Betrag der Spannung hängt jeweils davon ab, wie stark sich die magnetische Flussdichte durch die Querschnittsfläche der Spule ändert.

Erklären Sie, dass die Beträge der Spannungsmaxima und Spannungsminima theoretisch gleichmäßig zunehmen, wenn der Magnet frei fällt.

Lösung: Der Betrag eines Spannungsmaximums bzw. -minimums hängt von der jeweiligen Geschwindigkeit ab. Da die Geschwindigkeit des Magneten mit der Zeit gleichmäßig zunimmt ($v(t) = g \cdot t$), sollten die Werte der maximalen Spannungen bzw. die Werte der minimalen Spannungen jeweils auf einer Geraden liegen.

Prüfen Sie im Versuchsergebnis (Material 6), ob die gleichmäßige Zunahme der Beträge der Spannungsmaxima und Spannungsminima hier tatsächlich vorliegt.

Lösung: Die vier Spannungswerte der ersten beiden Spulen bestätigen die gleichmäßige Zunahme der Geschwindigkeit. Die Spannungswerte der dritten Spule legen nahe, dass die Geschwindigkeit zwischen der zweiten und der dritten Spule nicht mehr gleichmäßig zunimmt (eine sinnvolle rechnerische Prüfung ist ebenfalls zu akzeptieren).