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Wimme
Anmeldungsdatum: 05.03.2008
Beiträge: 50
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 Wimme Verfasst am: 20. März 2008 17:38 Titel: Spulen |
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Hallo!
Ich wüsste gerne ob ich folgende Aufgaben richtig gelöst habe, bzw. warum es so ist.
Beim 1.Bild:
a) Habe ich einfach U0/R1=50mA <=> R1=300Ohm gerechnet.
Bei der b) Müsste ich doch einfach eine fallende EFunktion von 15V aus zeichnen, oder?
Was mich so ein bisschen verwirrt ist, wie eine Spannung nun wirklich bei einer Spule abfällt. Wenn ich das richtig verstanden habe, wird ja irgendwie eine Spannung induziert, die ihrem Stromfluss entgegen wirkt.
Gucke ich dann irgendwie mit der lenzchen Regel, wie der Strom fließt bzw wie das Bfeld gerichtet ist und die Spannung fällt dann genau in die entgegengesetzte Richtung ab?
Beim 2.Bild haben wir so einen Fall, wo ich es nicht ganz verstehe. Wenn ich versuche obiges anzuwenden, würde ich sagen, dass das B feld nach oben zeigt, die Spannung also nach unten abfallen müsste, was aber falsch ist.
Vielleicht kann jemand ein paar eklärende Worte schreiben 
Danke!
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Wimme
Anmeldungsdatum: 05.03.2008
Beiträge: 50
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| Wimme Verfasst am: 20. März 2008 17:38 Titel: |
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bild2:
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 20. März 2008 17:42 Titel: |
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Kleiner Tipp: Die Magnetfeldrichtung selbst ist für die Richtung der induzierten Spannung völlig egal. Entscheidend laut der Lenzschen Regel ist vielmehr die Richtung der Magnetfeldänderung.
Hilft das schon etwas beim Verstehen?
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Wimme
Anmeldungsdatum: 05.03.2008
Beiträge: 50
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| Wimme Verfasst am: 20. März 2008 17:50 Titel: |
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leider nein 
aber Bild 1 a und b hätte ich wenigstens richtig gelöst, oder?
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 20. März 2008 22:22 Titel: |
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Mit 1a) bin ich schon einverstanden.
Deine Vorüberlegung für die 1b) mit einem exponentiellen Abfall ist schon mal richtig. Um diese Funktion konkret zeichnen zu können, musst du nun ja noch herausfinden,
* wie schnell dieser exponentielle Abfall stattfindet, und
* welches Vorzeichen die induzierte Spannung hat (Tipp: Muss das dasselbe Vorzeichen sein wie das der Spannung an der Spannungsquelle oder das entgegengesetzte?).
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Wimme
Anmeldungsdatum: 05.03.2008
Beiträge: 50
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| Wimme Verfasst am: 21. März 2008 13:05 Titel: |
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exponentieller Abfall:
der Exponent der E-Funktion lautet doch -R/L, müsste also lauten:
Was mir etwas groß verkommt. Also die E-Funktion müsste extrem schnell fallen.
zum Vorzeichen:
Tja, das ist jetzt wieder das Schwierige, was ich bei der Spule noch nicht kann. Ich würde vermuten, dass das Vorzeichen entgegengesetzt der Eingangsspannung ist, könnte aber nicht begründen warum, bzw. wie man das herausfindet.
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Wimme
Anmeldungsdatum: 05.03.2008
Beiträge: 50
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| Wimme Verfasst am: 24. März 2008 21:25 Titel: |
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natürlich darf ich euch keine Erwartungshaltung entgegenbringen, was das beantworten meiner Fragen betrifft.
Aber es wäre wirklich sehr lieb, wenn sich jemand diesem Thread mal annehmen könnte. So langsam wird nämlich die Zeit knapp
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erkü
Anmeldungsdatum: 23.03.2008
Beiträge: 1414
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| erkü Verfasst am: 25. März 2008 13:58 Titel: |
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Hallo Wimme,
kennst Du die sogenannte EMK und den Unterschied zur Spannung?
In einer Spule wird aufgrund des Induktionsgesetzes eine EMK induziert, die entgegengesetzt zur Änderung di des Stromes i gerichtet ist (Lenzsche Regel).
Zeichne Dir in das Schaltbild die Strom- und Spannungspfeile ein!
Gruß erkü
_________________
Das Drehmoment ist der Moment, wo es zu drehen anfängt. :punk: |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 26. März 2008 10:52 Titel: |
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Und zu diesem Teil deiner Frage:
| Wimme hat Folgendes geschrieben: | exponentieller Abfall:
der Exponent der E-Funktion lautet doch -R/L, müsste also lauten:
Was mir etwas groß verkommt. Also die E-Funktion müsste extrem schnell fallen.
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Diese Rechnung und Überlegung sind bisher noch nicht vollständig.
* Welche Einheit hat die "-1000", die du da als Ergebnis für den Ausdruck "-R/L" ausgerechnet hast? (Vielleicht kennst du ja auch eie Schreibweise derselben Formel, in der ein tau ( ) vorkommt. Hilft dir dann die Hilfsfrage "Was bedeutet dieses tau, welche Einheit hat es, und wie hängt es mit R/L zusammen?", um dir einen Aha-Effekt zu erarbeiten?)
* Du scheinst angenommen zu haben, dass die E-Funktion besonders schnell fällt, wenn R/L besonders klein ist. Magst du mal die komplette E-Funktion als Formel hinschreiben, und mal ausprobieren, ob diese Annahme auch wirklich stimmt? Vielleicht magst du dir am leichstesten mal eine kleine Wertetabelle machen, um dir die E-Funktion mal für einen großen und mal für einen kleinen Wert von R/L aufzuzeichnen.
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Wimme
Anmeldungsdatum: 05.03.2008
Beiträge: 50
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| Wimme Verfasst am: 26. März 2008 12:06 Titel: |
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also die E-Funktion lautet doch dann:
=15V \cdot e^{-1000s \cdot t})
Ist doch dann also eine E-Funktion, die so schnell fällt, dass man sie fast gar nicht sehen kann, oder etwa nicht?
Mir ist jedoch noch immer nicht klar, warum es nicht vielleicht auch =-15V \cdot e^{-1000s \cdot t}) heißen könnte.
Also wie genau stelle ich fest, in welche Richtung eine Spannung abfällt?
Ich habe jetzt schon mehrfach etwas von Lenzscher Regel gehört, und weiß, dass man damit bestimmen kann, wie sich eine Kompassnadel um einen elektrischen Leiter verhält. Aber wie ich damit jetzt das Vorzeichen der Spannung bestimmen kann, weiß ich nicht.
Also ich habe ja gelesen, dass eine Spannung  = -L \cdot \frac{d}{dt} \cdot i(t)) induziert wird. Also -! Wieso hier die Efunktion dann positiv, und wieso gilt dann allgemein  , wo doch UL ein negatives Vorzeichen haben müsste.
Beim zweiten Bild ist I0 eine ideale Stromquelle, die immer I0 zur Verfügung stellt. Wenn ich jetzt das Bild nehme und Spannungs und Strompfeile einzeichnen möchte, wie mache ich das? Also ich würde einen Strompfeil in Richtung des Pfeiles I0 zeichen, einen Spannungspfeil bei UR in dieselbe Richtung. Was genau jetzt bei L1?
Was EMK ist, weiß ich ich leider nicht.
Ich glaube ich bräuchte einfach eine Faustregel oder sowas. Wir haben es nicht sehr ausführlich gemacht...
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 26. März 2008 12:26 Titel: |
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| Wimme hat Folgendes geschrieben: | also die E-Funktion lautet doch dann:
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Damit bin ich nicht einverstanden, da musst du dich beim Berechnen der Einheit "s" verrechnet haben. Mit dem Rest der Formel (also allem bis auf die Einheit "s" bin ich dagegen schon einverstanden  )
| Zitat: |
Ist doch dann also eine E-Funktion, die so schnell fällt, dass man sie fast gar nicht sehen kann, oder etwa nicht?
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Das kommt darauf an, wie du die Skalierung deiner Achsen wählst
Hast du schon ausprobiert, dir das für verschieden große Werte von R/L aufzuzeichnen? Was gewinnst du daraus für eine Erkenntnis?
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Eine Faustregel für die Richtungen und die Vorzeichen bei der Induktion ist direkt die Lenzsche Regel. In welcher genauen wörtlichen Form hast du sie selbst bisher schon kennengelernt? Magst du sie mal hier aufschreiben?
Du darfst dazu gerne auch in deinen Aufschrieben und in deinen Physikbüchern spicken
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Wimme
Anmeldungsdatum: 05.03.2008
Beiträge: 50
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| Wimme Verfasst am: 26. März 2008 12:43 Titel: |
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oh ja, zur Einheit:
es muss  heißen.
Naja, je größer R/L ist, desto schneller fällt die Efunktion.
Also in unserer Vorlesung wurde die Lenzsche Regel mit folgendem Satz bedacht:
Lenzsche Regel:
Die induzierte Spannung erzeugt einen Induktionsstrom,
der so gerichtet ist, dass sein magnetisches Feld der
Flussänderung, die ihn verursacht hat, entgegen wirkt.
Tja, verstehen tue ich das nicht... 
Das vielleicht aufschlussreichste Bild dazu, hänge ich mal an. Für mich sieht das so aus, als würde Ui, wenn man es positiv nimmt immer entgegengesetzt zur anliegenden Spannungsquelle abfallen. Und damit man die Maschenregel anwenden kann, definiert man sich einfach -Ui = UL mit =L \cdot \frac{d}{dt}i(t))
das klingt logischer jetzt für mich...
hier das Bild:
| Beschreibung: |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 26. März 2008 13:30 Titel: |
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| Wimme hat Folgendes geschrieben: | oh ja, zur Einheit:
es muss heißen.
Naja, je größer R/L ist, desto schneller fällt die Efunktion.
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Einverstanden
| Zitat: |
Also in unserer Vorlesung wurde die Lenzsche Regel mit folgendem Satz bedacht:
Lenzsche Regel:
Die induzierte Spannung erzeugt einen Induktionsstrom,
der so gerichtet ist, dass sein magnetisches Feld der
Flussänderung, die ihn verursacht hat, entgegen wirkt.
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Genau
Verstehst du schon die Worte und Zusammenhänge, die in dieser Beschreibung enthalten sind? Wie würdest du die folgenden Hilfsfragen beantworten?
Was ist magnetischer Fluss?
Was ist Flussänderung?
Wie erzeugt ein Strom durch eine Spule ein Magnetfeld? In welche Richtung zeigt dieses Magnetfeld? Wie groß ist der zugehörige magnetische Fluss? Wie ändert sich der magnetische Fluss, wenn sich der Strom durch die Spule ändert?
| Zitat: |
Das vielleicht aufschlussreichste Bild dazu, hänge ich mal an. Für mich sieht das so aus, als würde Ui, wenn man es positiv nimmt immer entgegengesetzt zur anliegenden Spannungsquelle abfallen. Und damit man die Maschenregel anwenden kann, definiert man sich einfach -Ui = UL mit
das klingt logischer jetzt für mich...
hier das Bild: |
Diese Erklärung ist "von hinten her" zusammengebastelt, so dass sie mit der Maschenregel zusammenpasst. Solche Überlegungen sind natürlich auch oft hilfreich, aber das Grundverständnis der obigen Definition der Lenzschen Regel ist erstmal am Anfang wichtiger, finde ich.
| Zitat: |
-Ui = UL mit
das klingt logischer jetzt für mich...
hier das Bild: |
Danke fürs übersichtliche Aufschreiben und das schöne Bild Dass die induzierte Spannung Ui in die entgegengerichtete Richtung definiert ist wie die an der Spule abfallende Spannung UL, vergisst man vielleicht manchmal leicht, wenn man irgendwann anfängt, viel mit Formeln zu arbeiten, deshalb hat mir dieses Bild gerade sehr in diesem Thread
http://www.physikerboard.de/ltopic,10899,0,asc,15.html
zum Auflösen eines "Gedankenknotens geholfen "
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erkü
Anmeldungsdatum: 23.03.2008
Beiträge: 1414
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| erkü Verfasst am: 26. März 2008 13:45 Titel: |
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Hallo Wimme,
in Deinem letzten Bild müßte für die Spannung U (unten) eine Spannungsquelle eingezeichnet werden. Diese Spannungsquelle hat die EMK (elektromotorische Kraft) U. Gebraucht ihr heute diesen Begriff nicht mehr?
Definition: Eine EMK ist eine Spannung, die von einem aktiven Element geliefert wird (z.B. Batterie, Netzteil u.ä.) und entgegen dem Strom gerichtet ist. Bei einem passiven Schaltelement (ohmscher Widerstand) wird die daran abfallende Spannung in Richtung des Stromes gezeichnet.
Aufgrund der Selbstinduktion in der Spule tritt an der Spule eine der Stromrichtung entgegengesetzte Spannung, also nach obiger Definition eine EMK auf. Das besagt auch die Lenz'sche Regel. Diese Spannung oder besser EMK sollte man zur Unterscheidung von Spannungsabfällen an Verbrauchern nicht mit U sondern einem anderen Buchstaben bezeichnen (z.B. e oder auch E). Diese E entspricht Deinem Ui, positiv gezählt in der dargestellten Richtung.
Wenn Du damit die Maschengleichung aufstellst, kommt auch das richtige Ergebnis heraus.
Gruß erkü
_________________
Das Drehmoment ist der Moment, wo es zu drehen anfängt. :punk: |
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Wimme
Anmeldungsdatum: 05.03.2008
Beiträge: 50
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| Wimme Verfasst am: 26. März 2008 17:24 Titel: |
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nein, den Begriff EMK habe ich noch nie gehört.
Jetzt frage ich mich aber doch schon wieder, ob die in der Aufgabe von Bild 1 nicht doch die "negative Spannung" meinen, wenn sie da induzierte Spannung schreiben, also dass ich -Ui auftragen soll...
Tja, was ist magentischer Fluss?
Also, wir haben es als  definiert. Also ist es magnetische Induktion mal eine zu ihr senkrecht stehende Fläche. Was genau das angibt, weiß ich nicht.
Als Flussänderung würde ich folglich eine Änderung von B, oder A auffassen. Wenn man das macht, wird ein Strom erzeugt, soweit ich weiß.
Wenn ein Strom durch einen Leiter fließt, erzeugt er ein Magnetfeld, welches "Kreisförmig" um den Leiter ist. Die Richtung ist so, dass eine Kompassnadel immer tangential zu diesem Kreis zeigen würde.
Ach, puh ... schon blöd wenn man Physik nicht ordentlich in der Schule hatte.. 
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erkü
Anmeldungsdatum: 23.03.2008
Beiträge: 1414
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| erkü Verfasst am: 26. März 2008 20:00 Titel: |
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Hallo Wimme,
das wäre mein Bildchen zur Aufstellung der Maschengleichung:
Gruß erkü
| Beschreibung: |
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co0kie
Anmeldungsdatum: 09.11.2006
Beiträge: 35
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| co0kie Verfasst am: 26. März 2008 20:05 Titel: |
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Muss es nicht  heißen? Keine Ahnung wie du auf das Minus kommst. Habe die Maschenregel bisher noch nie mit Minus gesehen.
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erkü
Anmeldungsdatum: 23.03.2008
Beiträge: 1414
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| erkü Verfasst am: 26. März 2008 21:35 Titel: |
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@co0kie,
indem ich die Masche in mathematisch positivem Sinne umlaufe und die Spannung am Widerstand demgemäß mit negativem Vorzeichen in die Maschengleichung eingeht.
Die eingezeichnete Richtung für  ergibt sich mit der eingezeichneten Stromrichtung.
Gruß erkü
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