Lehrstuhl für Didaktik der Physik
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Videos von Experimenten zu Wirbelströmen

Wirbelströme sind elektrische Ströme, die in einem ausgedehnten Leiter eine geschlossene Schleife bilden und durch ein sich änderndes Magnetfeld im Leiter nach dem Faraday'schen Induktionsgesetz induziert werden. Dabei steht die Ebene der Wirbelströme senkrecht zum Magnetfeld. In einem stationären Leiter können Wirbelströme durch ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld, bspw. von einem nahen und mit Wechselstrom betriebenen Elektromagneten, induziert werden. Ebenso können Wirbelströme durch eine relative Bewegung zwischen einem Magneten und einem naheliegenden Leiter induziert werden. In einer gegebenen Schleife ist der Wert des Wirbelstromes abhängig von der zeitlichen Änderung des magnetischen Flusses und dem elektrischen Widerstand des betrachteten Leiterstückes.

Nach der Lenz'schen Regel erzeugen Wirbelströme ein Magnetfeld, das der Ursache ihrer Entstehung entgegenwirkt. Die Richtung des Magnetfeldes der induzierten Wirbelströme ist also entgegengesetzt zur Richtung des ursächlichen Magnetfeldes.

Die Wirkungen der Wirbelströme werden im Alltag genutzt um bspw. einen ICE zu bremsen (Bremswirkung), Wärme zu "erzeugen" (Induktionsherd), Materialien zerstörungsfrei auf Defekte zu prüfen (Risse im Leiter ändern Wirbelstrombahnen) uwm.

Stand der Forschung

-- in Bearbeitung --

Forschungslücke / Ziel der Studie

Bisher konzentrierten sich die Forschungsbemühungen auf visuelle Hilfestellungen. Wenig erforscht ist, wie beispielsweise auditive Hilfestellungen geeignet sind, um die Aufmerksamkeit zu steuern. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Erforschung der Wirksamkeit von auditiven Hilfestellungen. Das vorrangige Ziel ist, die Wirksamkeit auditiver und visueller Hilfestellungen in Bezug auf die Aufmerksamkeitssteuerung und das Memorieren komplexer Abläufe miteinander zu vergleichen.

Relevanz

Im Physikunterricht können beim Lernen mit komplexen Darstellungen visuelle Hinweise nur mit multimedialer Unterstützung gegeben werden. Für hell-dunkel Kontrastwechsel oder hervorspringende Ereignisse wie Pop-up-Fenster bedarf es bspw. einen PC und Beamer. An der Tafel können Farbkodierungen oftmals nur schlecht erkannt werden. Bei der Demonstration von Experimenten sind visuelle Hilfestellungen oft gar nicht einsetzbar. Aus diesen Gründen sind die Suche und Erforschung nach bzw. von alternativen Hilfestellungen für den Physikunterricht sinnvoll.

Methodik

-- in Bearbeitung --

Verantwortlich für den Inhalt: Bianca Watzka, Christoph Hoyer