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amir
Anmeldungsdatum: 01.03.2010
Beiträge: 1
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 amir Verfasst am: 01. März 2010 15:47 Titel: magnetischer fluß |
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Hallo zusammen,
ich bereite mich gerade auf eine Physikklausur vor, und bin beim bearbeiten der Aufgaben auf folg. Problem gestoßen.Man muß bei der Aufgabe die Flußänderung berechnen DI. Gegeben sind der Radius der Feldspule und Induktionspule, Windungszahl beider, sowie die Stromänderung und die dafür benötigte Zeit. Was ich mich gerade bei der Aufgabe frage ist, warum bei der Berechnung der Flußänderung: DI=A *DB die Flache der Feldspule nimmt und nicht die der Induktionsspule, obwohl die Induktionsspule einen größeren Radius als die Feldspule hat. ( D soll für Delta stehen.)
Hoffe ihr könnt was mit der Beschreibung Anfangen
LG
Amir |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 02. März 2010 11:17 Titel: |
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| amir hat Folgendes geschrieben: | | warum bei der Berechnung der Flußänderung: DI=A *DB die Flache der Feldspule nimmt und nicht die der Induktionsspule, obwohl die Induktionsspule einen größeren Radius als die Feldspule hat. ( D soll für Delta stehen.) |
Hier scheint eine Verwechslung der Begriffe Feldspule und Induktionsspule vorzuliegen. Die Feldspule heißt Feldspule, weil in ihr das magnetische Feld erzeugt wird. Die Induktionsspule liegt in der Feldspule, hat also einen kleineren Radius als die Feldspule, und heißt Induktionsspule, weil in ihr eine Spannung induziert wird.
Und natürlich bezeichnet im Induktionsgesetz
[; u_i = N\frac{d\Phi}{dt} = N\cdot A\cdot \frac{dB}{dt} ;]
das A die Fläche der Induktionsspule. Nicht weil sie den größeren Radius hat (wie bereits festgestellt hat sie den kleineren Radius), sondern weil in ihr die zu berechnende Spannung induziert wird. |
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jemant
Gast
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| jemant Verfasst am: 02. März 2010 13:00 Titel: |
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Warum nimmt man eigentlich die Fläche auch bei einer Leiterschleife? Z.b. ist bei einer quadratischen Leiterschleife ja nicht die ganze von der quadratischen Form umrandete Fläche vom Leiter besetzt sondern nur die Umrandung. Warum rechnet man dann trotzdem mit der ganzen Fläche? Oder hab ich das alles falsch verstanden? Danke! |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 02. März 2010 13:07 Titel: |
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| jemant hat Folgendes geschrieben: | | Z.b. ist bei einer quadratischen Leiterschleife ja nicht die ganze von der quadratischen Form umrandete Fläche vom Leiter besetzt sondern nur die Umrandung. |
Was meinst Du denn damit? Laut Induktionsgesetz ist die in einer Leiterschleife mit der Fläche A induzierte Spannung gleich der zeitlichen Änderung des magnetischen Flusses, der durch diese Fläche A hindurchgeht. |
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jemant
Gast
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| jemant Verfasst am: 02. März 2010 13:20 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Was meinst Du denn damit? Laut Induktionsgesetz ist die in einer Leiterschleife mit der Fläche A induzierte Spannung gleich der zeitlichen Änderung des magnetischen Flusses, der durch diese Fläche A hindurchgeht. |
Nehmen wir an eine offene Leiterschleife dreht sich mit einer bestimmten Frequenz so im Magnetfeld, dass dabei eine Spannung induziert wird (wie bei einem Dynamo). Wenn ich diese Spannung berechnen will muss ich doch die Fläche der Leiterschleife verwenden (also Flächenänderung für den jeweiligen Winkel), obwohl die Schleife ja nur die Fläche umrandet und nicht komplett ausfüllt. Oder lieg ich falsch? |
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jemant
Gast
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| jemant Verfasst am: 02. März 2010 13:23 Titel: |
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| jemant hat Folgendes geschrieben: | | (also Flächenänderung für den jeweiligen Winkel) |
Da war ich zu ungenau, befürchte ich. Ich meine die Änderung der Fläche, die senkrecht zu den Feldlinien steht in Abhängigkeit vom Drehwinkel. |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 02. März 2010 13:34 Titel: |
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| jemant hat Folgendes geschrieben: | | obwohl die Schleife ja nur die Fläche umrandet und nicht komplett ausfüllt. Oder lieg ich falsch? |
Ich verstehe immer noch nicht, was Du mit "komplett ausfüllt" meinst. Beim Induktionsgestz geht es doch um denjenigen Fluss, der von der Leiterschleife eingeschlossen wird, also um den Fluss durch diejenige Fläche, die von dem Leiter "umrandet" wird. Alles andere ist Nonsens. |
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jemant
Gast
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| jemant Verfasst am: 02. März 2010 13:56 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Ich verstehe immer noch nicht, was Du mit "komplett ausfüllt" meinst. Beim Induktionsgestz geht es doch um denjenigen Fluss, der von der Leiterschleife eingeschlossen wird, also um den Fluss durch diejenige Fläche, die von dem Leiter "umrandet" wird. Alles andere ist Nonsens. |
Ja, und da liegt mein Verständnisproblem. Warum spielt die Fläche eine Rolle, die umrandet wird und nicht nur die Fläche, die der Leiter wirklich hat. Nur im Leiter sind doch Elektronen, auf die das Magnetfeld einen Einfluss hat. Da sollte die "leere" Fläche, die nur umrandet wird, doch keinen Einfluss haben. |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 02. März 2010 14:30 Titel: |
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Entweder Du glaubst an das Induktionsgesetz oder Du lässt es. In letzterem Fall brauchst Du nichts mehr weiter zu machen. Du wirst es sowieso nie verstehen. In ersterem Fall wendest Du die akzeptierte Gesetzmäßigkeit (Induktionsgesetz) einfach an.
Aber im Ernst, ich weiß zwar nicht worauf Du eigentlich hinauswillst, beginne aber zu vermuten, dass Dir nicht bewusst zu sein scheint, dass es sich bei dem der induzierten Spannung zugrundeliegenden elektrischen Feld nicht um ein Potentialfeld, sondern um ein Wirbelfeld handelt, dessen "Antrieb" charakteristischerweise durch die von den elektrischen Feldlinien aufgespannte Fläche hindurchgeht. Der Antrieb ist der Fluss Phi bzw. seine zeitliche Änderung
[; \Phi = \int_A \vec{B}\, d\vec{A} ;]
Denselben Zusammenhang findest Du beim Magnetfeld (ebenfalls ein Wirbelfeld), dessen "Antrieb" durch die von den magnetischen Feldlinien aufgespannte Fläche hindurchgeht. Das ist nämlich die sog. Durchflutung
[; \Theta = \int_A \left(\vec{J}+\frac{d\vec{D}}{dt}\right)\, d\vec{A} ;]
Vielleicht beschäftigst Du Dich aber auch einfach mal mit den Maxwellschen Gleichungen, wenn Du meiner vereinfachten Darstellung nicht traust. |
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jemant
Gast
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| jemant Verfasst am: 02. März 2010 14:41 Titel: |
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Ich bin Schüler. Das Integral hatten wir noch nicht. Auch weiß ich noch nicht, was der Unterschied zwischen einem Potential- und einem Wirbelfeld ist. Damit werde ich mich aber jetzt erstmal beschäftigen.
| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Entweder Du glaubst an das Induktionsgesetz oder Du lässt es. In letzterem Fall brauchst Du nichts mehr weiter zu machen. Du wirst es sowieso nie verstehen. |
Ist das eine Wertung von dir über mich oder meinst du damit, dass niemand im Moment wirklich verstehen kann, was bei der Induktion genau passiert und warum das Induktionsgesetz so ist, wie es ist?
Danke für deine Erläuterungen! |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 02. März 2010 15:02 Titel: |
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| jemant hat Folgendes geschrieben: | | Auch weiß ich noch nicht, was der Unterschied zwischen einem Potential- und einem Wirbelfeld ist. |
Okay, dann akzeptier' einfach das Induktionsgesetz. Alles andere würde Dich zu weit von dem entfernen, was momentan von Dir als Schüler erwartet wird. Erwartet wird von Dir, dass Du das Induktionsgesetz kennst und anzuwenden imstande bist. Dabei geht es um die zeitliche Änderung des Flusses durch die von einer Leiterschleife (oder Spule) aufgespannte Fläche. Die zeitliche Änderung des Flusses kann erreicht werden durch Änderung des Flusses bei konstanter Fläche (z.B. beim Trafo) oder durch Änderung der Fläche bei konstantem Fluss (z.B. bei einer rotierenden Spule im Magnetfeld) oder bei gleichzeitiger Änderung von Fluss und Fläche. Letzteres kommt zwar vor, dürfte aber über allgemeinen Schulstoff hinausgehen. |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 02. März 2010 15:20 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Entweder Du glaubst an das Induktionsgesetz oder Du lässt es. In letzterem Fall brauchst Du nichts mehr weiter zu machen. Du wirst es sowieso nie verstehen. In ersterem Fall wendest Du die akzeptierte Gesetzmäßigkeit (Induktionsgesetz) einfach an. |
Das war scherzhaft gemeint. Ich habe den nächsten Absatz ja auch eingeleitet mit "Aber im Ernst ..."
Im Übrigen weiß man genau, was bei der Spannungsinduktion passiert, und zwar spätestens seit James Clerk Maxwell vor etwa 150 Jahren alle bis dahin vorliegenden wissenschaftlichen Erkenntnisse in einem System von miteinander verknüpften Differentialgleichungen zusammengefasst hat, die heute in stark vereinfachter Form als Maxwellsche Gleichungen bekannt sind und alle Phänomene der Elektrotechnik genauestens beschreibt. Eigentlich ist der "Entdecker" der "elektromagnetischen Induktion" der englische Naturwissenschaftler Michael Faraday, der bereits gut 30 Jahre vor der Maxwellschen Veröffentlichung entsprechende Experimente durchgeführt und eine Theorie dazu entwickelt hatte. |
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Minus
Gast
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| Minus Verfasst am: 02. März 2010 16:51 Titel: |
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Die Induktionsspule kann doch eine größere Fläche haben als die Feldspule |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 02. März 2010 17:15 Titel: |
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| Minus hat Folgendes geschrieben: | | Die Induktionsspule kann doch eine größere Fläche haben als die Feldspule |
Das ist richtig. Allerdings ist in es in diesen "Schulaufgaben" meistens anders, da sich die Induktionsspule in der Feldspule befindet. Die induzierte Spannung in einer Induktionsspule in Luft irgendwo außerhalb der Feldspule zu bestimmen, ist eindeutig kein Schulstoff, da sich der Fluss wegen der starken Inhomogenität des Feldes nur sehr, sehr schwer berechnen lässt. Allerdings lässt sich durchaus der Fall vorstellen, dass die Induktionsspule die Feldspule umfasst. Sollte das bei der von amir behandelten Aufgabe so sein, dann hätte ich einen Fehler gemacht und hätte zunächst nach einer Skizze fragen müssen. Insofern entschuldige ich mich bei amir und allen, die das anders aufgefasst haben als ich.
An amir deshalb jetzt die Frage nach einer Skizze, da es durchaus sein kann, dass in der von mir gar nicht in Betracht gezogenenen Anordnung für die Flussbestimmung tatsächlich die Fläche der Feldspule genommen werden muss, da die Flussdichte B nur über die Fläche der Feldspule verteilt ist.
An Minus vielen Dank für den Hinweis. |
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