Induktion durch Leiterbewegung

Baba_Saad · Anmeldungsdatum: 18.12.2009 Beiträge: 15

Guten Tag,

habe da eine Aufgabe zu lösen, vllt kann mir hier jemand mit einer Formel auf die Sprünge helfen.

Angaben habe ich gegeben auch schon aus vorherigen aufgaben aus dem buch hier nur mal kurz die aufgabenerläuterung:

Die B-Feldlinien laufen horizontal. Der Rahmen fällt vertikal in dieses Feld. Welche Bremskraft erfährt er bei v=0,5cm/s?
Bei welcher Geschwindigkeit ist die Bremskraft so groß wie seine Gewichtskraft (Dichte:

?

Ich bin im Internet für die zweite Fragestellung auf folgende Formel gestoßen:

Kann mir jemand erklären, wie diese Formel zustande kommt und wie sie sich zusammensetzt?

Danke schon einmal im Vorraus!

Gruß

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Wie lautet der gesamte Text der Aufgabe? Fehlt hier nicht noch was?

Baba_Saad · Anmeldungsdatum: 18.12.2009 Beiträge: 15

Ein quadratischer Kupferrahmen von 50cm Seitenlänge wird binnen 0,5s ganz in ein homogenes Magnetfeld von 2,0T geschoben. Dabei durchsetzen die B-Feldlinien seine Fläche in jedem Moment senkrecht.

Gruß

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Es wird ein Strom induziert, der der den Rahmen abbremst. Wie gross ist dieser Strom? Er hängt (neben der induzierten EMK) definitiv vom Widerstand (!) der Schleife ab.

Baba_Saad · Anmeldungsdatum: 18.12.2009 Beiträge: 15

Ja der Widerstand wurde in der vorherigen aufgabe ausgerechnet. Er beträgt nach meinen Rechnungen

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

6,8*10^-4 Hosenknöpfe oder Eukalyptusbonbons oder was?

Baba_Saad · Anmeldungsdatum: 18.12.2009 Beiträge: 15

Eine wunderschöne Angabe namens Ohm

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Irgendwie handelt es sich hier um mehrere verschiedene Aufgaben. Zunächst war von einem fallenden Kupferrahmen die Rede, was eine konstante Beschleunigung suggerierte, dann von einer konstanten Geschwindigkeit von 0,5cm/s. In der zwischendurch nachgefragten Aufgabenstellung war es dann eine Bewegung, bei der 50cm Rahmenlänge in 0,5s ganz ins Magnetfeld geschoben werden, wobei offen bleibt, ob die Geschwindigkeit dabei konstant ist. Falls v = const, dann wäre das 1m/s, also das Zwanzigfache der zuvor genannten 0,5cm/s. Kannst Du also nochmal die aktuelle Aufgabenstellung ganz konkret nennen?

Baba_Saad · Anmeldungsdatum: 18.12.2009 Beiträge: 15

A5: a) Ein quadratischer Kupfer-rahmen von 50cm Seitenlänge wird binnen 0,50 s ganz in ein homogenes Magnetfeld von 2,0 T
geschoben. Dabei durchsetzen die B-Feldlinien seine Fläche in jedem Moment senkrecht. Berechnen Sie Uind auf zwei Arten, b) Der Draht
des Kupferrahmens hat 50mm^2 Querschnittsfläche
(p=0,017mm2m^-1). Wie groß ist beim Einschieben die Stromstärke und die durch den Querschnitt fließende Ladung? Welche Kraft erfährt der Rahmen, welche mechanische Energie ist aufzuwenden? Welche
elektrische Energie wird frei? Wie groß ist die aufzuwendende Leistung?
c) Wie ändern sich diese Werte, wenn man den Rahmen in der halben Zeit einschiebt?
d) Was geschieht, wenn man den Rahmen im homogenen B-Feld parallel
verschiebt?

A 6: a) Die B-Feldlinien in A5 laufen horizontal. Der Rahmen fällt
vertikal in dieses Feld. Welche Bremskraft erfährt er bei
v=0,50cm/s?
b) Bei welcher Geschwindigkeit ist die Bremskraft so groß wie seine Gewichtskraft (Dichte: 8,9 g/cm3)?
Welche Bewegung führt dann der Rahmen aus? Zeigen Sie, dass die Bremskraft der Geschwindigkeit proportional ist.
c) Wie groß ist die Beschleunigung, wenn sich der Rahmen ganz im homogenen Feld befindet?
d) Was geschieht, wenn er das Feld mit v= 1,0m/s nach unten verlässt?

So mein Problem liegt in der fettgedruckten Sache, da komme ich nicht weiter!

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Aha, also tatsächlich mehrere Aufgaben. Und endlich auch eine konkrete Fragestellung. Da Du keine Probleme mit A5 hast, solltest Du A6 eigentlich mit derselben Formel lösen können, die Du bei A5 benutzt hast, nämlich die von Dir im Eröffnungspost (unvollständig) wiedergegebene

wobei d die Kantenlänge des Rahmens ist.

Obige Gleichung ergibt sich aus dem Bewegungsinduktionsgesetz

und dem ohmschen Gesetz

in Verbindung mit der Gleichung für die Lorentzkraft

Im Aufgabenteil b) ist die Gleichung nur nach v aufzulösen. Dass F proportional v ist, steht bereits in der Formel.