Ich versuche, ein einfaches Experiment zu entwickeln, das die Eigenschaften des Gaußschen Gesetzes für Magnetismus demonstrieren kann. Mir ist bewusst, dass es eine mathematische Darstellung der Tatsache ist, dass magnetische Monopole nicht existieren (zumindest soweit wir wissen), aber gibt es irgendwelche einfachen Experimente, die ich aufstellen könnte, die ein Highschool-Schüler verstehen könnte ( ohne höhere Physik)?
Wenn ich Ihre Frage richtig verstanden habe, dann wollen Sie mit einem einfachen Experiment zeigen, dass es keine magnetischen Monopole geben kann. Der einfachste Weg, dies einem Oberschüler zu erklären, wäre, tatsächlich ein kleines Stück Magnet zu zerbrechen und dem Schüler dann klar zu machen, dass die Pole des Magneten nicht „gespalten“ wurden; Stattdessen enthalten beide Stücke zwei Pole.
Mir fällt nichts Einfacheres ein, und ich habe selbst dieses Experiment verwendet, um das Konzept der magnetischen Monopole zu erklären. Vielleicht können dir hier die erfahreneren Leute weiterhelfen.
Eine Methode, die auch für Wechselstromkreise gilt, besteht darin, einen Magneten den ganzen Weg durch eine Schleife zu bewegen, die mit einem Voltmeter verbunden ist, und alle Messungen über die Zeit zu summieren. (Sie sollten sich zu Null summieren, obwohl die Messfehler einer genauen 0 im Wege stehen können.)
Ich habe eine Laborübung, die eine Hall-Effekt-Sonde (Vernier MG-BTA, $ 58) verwendet, die an einen Computer angeschlossen ist. Ich habe einen Magneten, der starr in einer asymmetrischen Position gehalten wird, in eine würfelförmige Pappschachtel mit einer Seitenfläche von 17 cm gelegt. Wir haben ein 17 cm großes quadratisches Stück Papier mit 1 cm Streifen darauf markiert. Um den magnetischen Fluss durch jede Seite zu messen, richten wir die Box mit dieser Seite nach oben aus, legen das Papier darauf und sammeln dann Daten, während wir die Sonde in einem festen Rhythmus, der von einer Uhr vorgegeben wird, über die Streifen hin und her schwenken, eine Sekunde pro Streifen.
Die Software kann verwendet werden, um die über den Zeitraum von 17 Sekunden aufgenommenen Daten zu mitteln, und dieser Mittelwert ist ein Maß für den Fluss durch diese Fläche des Würfels. Durch Drehen des Kästchens können alle sechs Flüsse gemessen werden, und wir addieren sie dann. Um den Effekt des Umgebungsfeldes zu beseitigen, führen wir eine Messung an derselben Stelle im Raum durch, ohne dass die Box vorhanden ist. (Das Umgebungsfeld variiert in meinem Laborraum aufgrund magnetischer Materialien in den Möbeln und Wänden ziemlich stark.) Wir subtrahieren diesen Hintergrundwert von jeder der sechs Flussmessungen.
Dies ist ein neues Labor, das ich gerade erst teste, aber es scheint gut zu funktionieren. Ich erhalte Flüsse, die sich im Vergleich zum größten Fluss durch eine Seite um mehr als 1% aufheben.
Es wäre schön, dies mit einem externen Magneten tun zu können, aber es scheint physikalisch umständlich zu sein, und ich habe keine Methode dafür ausgearbeitet. Es wäre auch schön, eine elektrische Version davon zu machen.
David z
Sam29
weskpga
David z