"**Detaillierte Hinweise zur Durchführung der Versuche finden Sie in der Datei [Ferromagnetische_Hysterese_Hinweise.ipynb](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Ferromagnetische_Hysterese/Ferromagnetische_Hysterese_Hinweise.ipynb)**"
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"## Aufgabe 1: Induktivität und Verlustleistung einer Spule"
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"source": [
"### Aufgabe 1.1: Luftgefüllte Spulte\n",
"\n",
" * Bestimmen Sie die **Spuleninduktivität** $L$, den **Verlustwiderstand** $R_{L}$ und die **elektrische Verlustleistung** $P_{L}$ (aufgrund von $R_{L}$) einer luftgefüllten Spule.\n",
" * Bestätigen oder Widerlegen Sie die Hypothese, dass weder $L$ noch $R_{L}$ von der effektiven Stromstärke $I_{\\mathrm{eff}}$ im Wechselstromkreis abhängen.\n",
" * Berechnen Sie aus den angegebenen Spulendaten im [Datenblatt](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Ferromagnetische_Hysterese/Datenblatt.md) zum Versuch die erwarteten Werte für $L$ und $R_{L}$ und vergleichen Sie Ihre Erwartung mit der Messung.\n",
"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"---"
]
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"source": [
"**L Ö S U N G**\n",
"\n",
"*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.* \n",
"\n",
"---"
]
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"id": "3d2e8948-810e-4240-9f99-8cb2c8bb2db2",
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"source": [
"**D I S K U S S I O N**\n",
"\n",
"*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"---"
]
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"id": "20887c3e-9c2e-4cf2-918e-c6091ec8f900",
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"source": [
"### Aufgabe 1.2: Spule mit Eisenkern\n",
"\n",
" * Wiederholen Sie die Messungen von **Aufgabe 1.1**, diesmal jedoch mit einem Eisenkern in der Spule.\n",
" * Berechnen Sie aus den Daten der Spule und den gemessenen Werten für $L$ die (mittlere) **relative Permeabilität** $\\langle\\mu_{r}\\rangle$ als Funktion von $I_{\\mathrm{eff}}$.\n",
" * Berechnen Sie aus den gemessenen Werten für $R_{L}$ und $I_{\\mathrm{eff}}$ die **Verlustleistung $P_{L}$ der Spule**, als Funktion von $I_{\\mathrm{eff}}$ und vergleichen Sie mit dem Ergebnis aus **Aufgabe 1.1**.\n",
"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"---"
]
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"id": "aa723eed-4a46-41a3-a823-7e61a1d252c7",
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"source": [
"**L Ö S U N G**\n",
"\n",
"*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.* \n",
"\n",
"---"
]
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"**D I S K U S S I O N**\n",
"\n",
"*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"---"
]
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"## Aufgabe 2: Hysterese"
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"source": [
"### Aufgabe 2.1: Hysteresekurve\n",
"\n",
" * Stellen Sie die **Hysteresekurve** $B(H)$ für den Eisenkern aus **Aufgabe 1.2** für zwei geeignete effektive Stromestärken von $I_{\\mathrm{eff}}$ (im Primärkreis der Schaltung) auf dem Oszilloskop dar.\n",
" * Bestimmen Sie aus den aufgezeichneten Kurven $\\langle\\mu_{r}\\rangle$ und vergleichen Sie mit Ihren Ergebnissen aus **Aufgabe 1.2**.\n",
"\n",
"---"
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"#Ur ist Channel B und UC ist Channel A\n",
"#R2 = 10 kOhm\n",
"#C = 10 uF"
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"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
"\n",
"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"---"
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"source": [
"**L Ö S U N G**\n",
"\n",
"*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.* \n",
"\n",
"---"
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"source": [
"**D I S K U S S I O N**\n",
"\n",
"*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
"\n",
"---"
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"source": [
"### Aufgabe 2.2: Hystereseverlust \n",
"\n",
"**Diese Aufgabe ist nur für Studierende mit Hauptfach Physik verpflichtend. Studierende mit Nebenfach Physik und Lehramtstudierende können diese Aufgabe überspringen.**\n",
"\n",
" * Bestimmen Sie den **Hystereseverlust** $P_{\\mathrm{hyst}}$ und den dazu äquivalenten **Verlustwiderstand** $R_{\\mathrm{hyst}}$ aus den Magnetisierungskurven von **Aufgabe 2.1** für die verwendeten Werte von $I_{\\mathrm{eff}}$.\n",
" * Vergleichen Sie Ihr Ergebnis für $P_{\\mathrm{hyst}}$ mit Ihren Ergebnissen für $P_{L}$ aus **Aufgabe 1**.\n",
"\n",
"---"
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"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
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"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
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"source": [
"**L Ö S U N G**\n",
"\n",
"*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.* \n",
"\n",
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"**D I S K U S S I O N**\n",
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"*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
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"source": [
"## Aufgabe 3: Magnetische Härte\n",
"\n",
" * Stellen Sie die Hysteresekurve für einen **Ferrit-Schalenkern** am Oszilloskop dar und vergleichen Sie diese mit der Hysteresekurve des Eisenkerns. \n",
" * Ermitteln Sie hierzu zusätzlich jeweils die folgenden Größen:\n",
" * **Remanenz** $B_{R}$,\n",
" * **Koerzitivfeldstärke** $H_{C}$ und\n",
" * **Sättigungsinduktion** $B_{S}$.\n",
" * Diskutieren Sie Ihre Erwartung für $P_{\\mathrm{hyst}}$ für den Ferrit-Schalenkern im Vergleich zum Eisenkern. \n",
"\n",
"---"
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"#Ieff = 262.2 mA\n",
"#250 und 50 Windungen\n",
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"#bei FerritSchlenker\n",
"#Ieff = 25.30 mA\n",
"#250 und 50 Windungen"
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"**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**\n",
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"*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
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"**L Ö S U N G**\n",
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"*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.* \n",
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"**D I S K U S S I O N**\n",
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"*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
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"# Beurteilung"
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"source": [
" * Nach Abschluss des Versuchs haben Sie die Möglichkeit diesen Versuch individuell zu beurteilen.\n",
" * **Folgen Sie zur Beurteilung dieses Versuchs diesem [Link](https://www.empirio.de/s/mlNVWZpooS)**.\n",
" * Beachten Sie, dass jede:r Studierende nur einmal pro Versuch eine Beurteilung abgeben kann.\n",
" * Wir empfehlen die Beurteilung nach der Besprechung Ihrer Versuchsauswertung mit Ihrem:r Tutor:in auszufüllen. "
**Detaillierte Hinweise zur Durchführung der Versuche finden Sie in der Datei [Ferromagnetische_Hysterese_Hinweise.ipynb](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Ferromagnetische_Hysterese/Ferromagnetische_Hysterese_Hinweise.ipynb)**
* Bestimmen Sie die **Spuleninduktivität** $L$, den **Verlustwiderstand** $R_{L}$ und die **elektrische Verlustleistung** $P_{L}$ (aufgrund von $R_{L}$) einer luftgefüllten Spule.
* Bestätigen oder Widerlegen Sie die Hypothese, dass weder $L$ noch $R_{L}$ von der effektiven Stromstärke $I_{\mathrm{eff}}$ im Wechselstromkreis abhängen.
* Berechnen Sie aus den angegebenen Spulendaten im [Datenblatt](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Ferromagnetische_Hysterese/Datenblatt.md) zum Versuch die erwarteten Werte für $L$ und $R_{L}$ und vergleichen Sie Ihre Erwartung mit der Messung.
*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
* Wiederholen Sie die Messungen von **Aufgabe 1.1**, diesmal jedoch mit einem Eisenkern in der Spule.
* Berechnen Sie aus den Daten der Spule und den gemessenen Werten für $L$ die (mittlere) **relative Permeabilität** $\langle\mu_{r}\rangle$ als Funktion von $I_{\mathrm{eff}}$.
* Berechnen Sie aus den gemessenen Werten für $R_{L}$ und $I_{\mathrm{eff}}$ die **Verlustleistung $P_{L}$ der Spule**, als Funktion von $I_{\mathrm{eff}}$ und vergleichen Sie mit dem Ergebnis aus **Aufgabe 1.1**.
*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
* Stellen Sie die **Hysteresekurve** $B(H)$ für den Eisenkern aus **Aufgabe 1.2** für zwei geeignete effektive Stromestärken von $I_{\mathrm{eff}}$ (im Primärkreis der Schaltung) auf dem Oszilloskop dar.
* Bestimmen Sie aus den aufgezeichneten Kurven $\langle\mu_{r}\rangle$ und vergleichen Sie mit Ihren Ergebnissen aus **Aufgabe 1.2**.
*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
**Diese Aufgabe ist nur für Studierende mit Hauptfach Physik verpflichtend. Studierende mit Nebenfach Physik und Lehramtstudierende können diese Aufgabe überspringen.**
* Bestimmen Sie den **Hystereseverlust** $P_{\mathrm{hyst}}$ und den dazu äquivalenten **Verlustwiderstand** $R_{\mathrm{hyst}}$ aus den Magnetisierungskurven von **Aufgabe 2.1** für die verwendeten Werte von $I_{\mathrm{eff}}$.
* Vergleichen Sie Ihr Ergebnis für $P_{\mathrm{hyst}}$ mit Ihren Ergebnissen für $P_{L}$ aus **Aufgabe 1**.
*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
