Aufgabe 2 - Fachpraktischer Teil · Abitur NRW Physik GK · Dynamischer Lautsprecher 2025

Thema: Magnetfeld und elektromagnetische Induktion · Aus der Prüfung GK · Dynamischer Lautsprecher (2025)

Aufgabenstellung

2 Fachpraktischer Teil

Vereinfachend wird zur Untersuchung der Kraft zwischen Magnet und Schwingspule, der in Material 2 dargestellte Versuchsaufbau verwendet.

Material 2: Aufbau und Durchführung des fachpraktischen Teils

Geräte und Materialien: Spannungsversorgungsgerät mit der Einstellmöglichkeit für verschiedene Gleichspannungen

Stromstärkemessgerät

Kabelmaterial

Spule

Kraftmesser

Stabmagnet

Stativmaterial

Hinweise zur Durchführung: Die Polarität der Spannungsquelle ist so zu wählen, dass sich die vom Kraftmesser angezeigte Kraft FSF_S beim Erhöhen der Stromstärke vergrößert. Achten Sie darauf, dass der Stabmagnet während jeder Messung exakt zur Hälfte in die Spule eintaucht. Nutzen Sie hierzu die Mittelpunktmarkierung des Stabmagneten und nutzen Sie die Kreuzmuffe zur Regulierung der Höhe. Die Stromstärken sind so zu wählen, dass der Messbereich des Kraftmessers bestmöglich ausgenutzt wird. Dabei darf die maximale Stromstärke der Spule nicht überschritten werden.

Abb. 2: schematischer Versuchsaufbau

a)

Bauen Sie die Versuchsanordnung gemäß Abbildung 2 des Materials 2 auf. Ermitteln Sie die Gewichtskraft FGF_G des Stabmagneten und die wirkende Kraft FSF_S für insgesamt fünf verschiedene Stromstärken II.

Hinweis: Sollten Sie keine verwertbaren Messwerte aufnehmen können, ist es möglich, dass Sie Ersatzmesswerte anfordern. Den nicht erbrachten Leistungen entsprechend werden fünf Bewertungseinheiten nicht erteilt.

II · Messung

Wert / Einheit

FSF_S · Messung

Wert / Einheit

b)

Begründen Sie mithilfe aller geeigneter Messwerte den Zusammenhang F=k⋅IF = k \cdot I zwischen dem Betrag der betrachteten Kraft und der Stromstärke, wobei kk eine Proportionalitätskonstante ist.

c)

Formulieren Sie eine Hypothese zur Änderung dieses Zusammenhangs, wenn bei sonst gleichem Vorgehen die Polarität der Spannungsquelle umgekehrt wird.

Aufgabenstellung: Aufgabe 2 - Fachpraktischer Teil · Abitur NRW Physik GK · Dynamischer Lautsprecher 2025

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

Ermitteln Sie die Gewichtskraft FGF_G des Stabmagneten und die wirkende Kraft FSF_S für insgesamt fünf verschiedene Stromstärken II.

Lösung: 0,640{,}64 N (Messbeispiel)

Begründen Sie mithilfe aller geeigneter Messwerte den Zusammenhang F=k⋅IF = k \cdot I zwischen dem Betrag der betrachteten Kraft und der Stromstärke, wobei kk eine Proportionalitätskonstante ist.

Lösung: Quotientengleichheit k=FI≈3,6 N/Ak = \frac{F}{I} \approx 3{,}6\text{ N/A} mit F=FS−FGF = F_S - F_G

Formulieren Sie eine Hypothese zur Änderung dieses Zusammenhangs, wenn bei sonst gleichem Vorgehen die Polarität der Spannungsquelle umgekehrt wird.

Lösung: Die Orientierung des Spulenfelds kehrt sich um, sodass die Kraft FF nach oben gerichtet ist; der Betrag bleibt direkt proportional zur Stromstärke.

Begründen Sie mithilfe aller geeigneter Messwerte den Zusammenhang F = k · I zwischen dem Betrag der betrachteten Kraft und der Stromstärke, wobei k eine Proportionalitätskonstante ist.

Lösung: Auswertung über die magnetische Kraft F = F_S - F_G und Nachweis der Proportionalität F ~ I (z. B. über Quotienten k = F / I ≈ konst. oder lineare Regression / Steigung im F-I-Diagramm) inklusive Angabe des Mittelwerts bzw. der Steigung k mit Einheit N/A.

Formulieren Sie eine Hypothese zur Änderung dieses Zusammenhangs, wenn bei sonst gleichem Vorgehen die Polarität der Spannungsquelle umgekehrt wird.

Lösung: Bei Umkehrung der Stromrichtung kehrt sich die Richtung der magnetischen Kraft um (abstoßende statt anziehende Wirkung). Dadurch nimmt die vom Kraftmesser angezeigte Gesamtkraft mit steigender Stromstärke ab: F_S = F_G - F bzw. F_S = F_G - k · I. Der Betrag der Proportionalitätskonstanten k bleibt unverändert.

Die ausführliche Erklärung Schritt für Schritt (mit KI) gibt es mit Premium. Premium

Löse sie direkt hier: automatische Korrektur, Hinweise und Lösung Schritt für Schritt.

‹ Aufgabe 1 · GK · Dynamischer Lautsprecher 2025 · Aufgabe 3 · GK · Dynamischer Lautsprecher 2025 ›

Mehr Aufgaben zu Magnetfeld und elektromagnetische Induktion