Wie in einem Artikel mit dem Titel „Smarte Physik – Stromstärken mit dem Handy messen“ in einem Physik-Fachmagazin nachzulesen ist, lässt sich der im Smartphone befindliche Magnetfeldsensor zum Messen von Stromstärken einsetzen. Es werden zusätzlich noch eine App und ein paar einfache Komponenten benötigt. Ebenso kommt ein kleiner Clip aus dem 3D-Drucker zum Einsatz.
Der Magnetfeldsensor
Das Erdmagnetfeld liegt in Mitteleuropa bei etwa 20 µT in horizontaler und 44 µT in vertikaler Richtung. Je nach Modell erfasst ein Smartphone Feldstärken über 1000 µT. Dabei wird der Riesenmagnetowiderstand (GMR-Effekt) genutzt. Änderungen des magnetischen Felds führen hierbei zu Änderungen des elektrischen Widerstands des Sensorelements.
Der Sensor misst indirekt über die magnetische Wirkung von Gleichströmen auch Gleichstromstärken. Wird eine gewickelte Spule über dem Magnetfeldsensor platziert, wird über das gemessene Magnetfeld auf die Stromstärke in der Spule geschlossen.
Messhilfe aus dem 3D-Drucker
Eine 3D-gedruckte Halterung kann beim Messen helfen. Für eine erleichterte Positionierung können die Spule und das Kabel am Smartphone fixiert werden. Der Spulenclip lässt sich mit einfachen Komponenten per 3D-Druck herstellen. Es werden Kupferlackdraht, ein Stab zum Wickeln der Spule, Kabelbinder und Laborkabel oder Abgreifklemmen benötigt. Für den Kupferlackdraht eignet sich ein Durchmesser von zum Beispiel 0,75 mm. Beim Stab empfiehlt sich ein Durchmesser von 12 mm. Auf der Website „Physik kommunizieren“ ist eine einfache und nachvollziehbare Anleitung und die 3D-Druckvorlagen.
Der fertige Clip wird auf das Smartphone gesteckt und die Spule wird über dem Magnetfeldsensor platziert. Apps wie Phyphox bestimmen das Magnetfeld senkrecht zum Display. Die Größe des Magnetfelds lässt auf die Stromstärke in der Spule oder die Permeabilitätszahl des Kernmaterials schließen. Markierungen auf dem Clip erleichtern die erneute Positionierung. Phyphox hilft beim Auslesen der Rohdaten des Magnetfeldsensors. Die Daten der Sensoren können auch für andere Experimente umgerechnet und dargestellt werden.
