erdmagnetisches Feld - elektromagnetische Induktion

Philodoof · Anmeldungsdatum: 09.05.2008 Beiträge: 83

Habe gerade eine Physikarbeit geschrieben. Insgesamt viel sie zwar gut aus, habe eine 2 bekommen, aber es gab auch 3 Aufgaben die mir sehr viele Schwierigkeiten bereitet haben.
Ich hoffe ihr könnt mir wieder einmal helfen meine Unkenntnis halbwegsauszumerken. Hilfe

Die erste Aufgabe dreht sich, wie der Titel schon sagt um das erdmagnetische Feld und elektromagnetische Induktion:

"Wie lässt sich das erdmagnetische Feld ohne Kompass mit Hilfe elektromagnetischer Induktion nachweisen? Wie erreicht man eine möglichst hohe Spannung?"

Meine Antwort auf die erste der beiden Frage war: Das erdmagnetische Feld lässt sich ohne Kompass mit Hilfe elektromagnetischer Induktion nachweisen, indem man eine Spule senkrecht zu den Erdmagnetfeldlinien ausrichtet und sie dreht. Dann müsste in ihr eine Wechselspannung induziert werden.

Hier ist meine Frage: wieso ist das eigentlich so? (zum Glück musste ich das nicht in der Arbeit erklären)

Die zweite Frage der Aufgabenstellung konnte ich leider gar nicht beantworten, da hatte ich nciht mal eine Vermutung.:-(

Bitte helft mir. Hilfe

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Magst du mal am besten mit Fragen anfangen, die an das anknüpfen könnten, was du wohl schon kennengelernt haben dürftest?

Woher weißt du, dass in einer Spule eine Spannung induziert wird, wenn man sie in einem Magnetfeld dreht? Hast du dazu schon mal ein Experiment gesehen? Hast du damit schon mal eine Übungsaufgabe gemacht? Kennst du oder findest du in deinen Aufschrieben zum Beispiel schon eine Formel, mit der du berechnen kannst, wie groß diese Spannung ist? Wovon hängt das in dieser Formel ab? Welche dieser Variablen, von denen das abhängt, haben einen festen Wert, wenn man eine Spule im Erdmagnetfeld dreht, und welche Variablen kann man verändern, um eine größere Induktionsspannung zu bekommen?

Philodoof · Anmeldungsdatum: 09.05.2008 Beiträge: 83

Ein Experiment gesehen habe ich nicht. Ich mache Fernschule, das heißt ich sehe nie Experimente, aber ich lese von Experimenten im Physikbuch und da gibts dann auch immer mal wieder anschauliche Bilder.

Ich hab eine Idee, weswegen da eine Spannung induziert wurde...war das nicht die Geschichte mit der Lorentzkraft?(Drei-Finger-Regel)

Zu meinem zweiten Problem:

wir hatten die Spule bislang eher nur tangiert, kann mich jetzt an keine Formel erinnern. Aber ich hab nun eine Idee, wenn ich Lernstoff über den Transformator auf die Spule transzendiere...nimmt die Spannung vielleicht zu, wenn auch die Windungszahlen der Spule zunehmen?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Philodoof · Anmeldungsdatum: 09.05.2008 Beiträge: 83

Ja, habe mal geguckt und eine Formel gefunden.

U ind = B d vs

aber das verstehe ich so rein gar nicht, da geht es um so viele Sachen mitunter, die ich ferner auch noch nicht kenne, wie z.B. Flussdichte...da müsste ich wohl erstmal dutzend anderes erarbeiten, bis ich zum wesentlichen vorstoßen kann.^^

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Die Formel, die du da gefunden hast, ist die Formel für die induzierte Spannung an einem geraden Leiter, der sich durch ein Magnetfeld bewegt.

"Formel finden" hilft also nichts, solange du nicht auch dazu mit findest, für was diese Formel geeignet ist.

Was für Bücher verwendest du zum Lernen und Nachschlagen? So etwas solltest du eigentlich recht leicht in deinem Physikbuch finden können, zur Not auch in gut kommentierten Formelsammlungen wie zum Beispiel Kuchling oder Stöcker.

Und magst du vielleicht auch einfach mal im Internet schauen, um etwas über Induktion zu finden, zum Beispiel hier:

http://www.gym-rathenau.bildung-lsa.de/Physik/ED/mag_ind.html

und noch konkreter vielleicht bei Leifi zur Induktion an Spulen auf

http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph10/grundwissen/11grundvers/grundvers.htm

unten ?

Oder, falls du nicht nur sagen können möchtest, was passiert, sondern das sogar mit Formeln beschreiben, mal dort schauen:

zur Induktion, 1
zur Induktion, 2
zur Induktion, 3

?

Philodoof · Anmeldungsdatum: 09.05.2008 Beiträge: 83

Danke, die ersten Links haben mir auf jeden Fall geholfen.

Die drei letzten übersteigen meinen Horizont doch ziemlich, verstehe sie momentan nicht.

Kannst du mir mit verständlichen Worten erklären, was die Formel

U ind ~ d B/d t bedeutet?

vielleicht wäre es ganz gut, wenn ich daraus wenigstens schonmal diese eine erste Formel verstehe.^^

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Schaffst du es schon mit den ersten Links (insbesondere mit dem zweiten) eine Antwort auf deine Aufgabe zu finden? Denn dafür brauchst du ja noch keine Formel zu kennen, sondern es genügt, verstanden zu haben, welche Einflußgrößen welche Wirkung auf die induzierte Spannung haben.

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Wenn du Formeln wie

noch nicht kennst und noch nicht mit Herleitung und Experimentbeschreibung in deinen Materialien findest, dann kann es auch gut sein, dass du das bisher noch nicht zu wissen brauchst, um deine Aufgaben und Klausuren lösen zu können.

Philodoof · Anmeldungsdatum: 09.05.2008 Beiträge: 83

Also neben der bereits genannten Windungszahlen, kann die Schnelligkeit, mit der die Spule gedreht wird, wohl noch für die Spannung ausschlaggabend sein. Außerdem könnte man vermutlich auch zu einer Stelle reisen, wo das erdmagnetische Feld stärker ist.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Einverstanden smile

Wobei ich an das mit dem Reisen bisher noch nicht gedacht hatte, das dürfte im Vergleich zu den anderen Massnahmen nur wenig Unterschied bringen bei viel Reiseaufwand Augenzwinkern

Hat eine Eigenschaft, die mit der Größe der Spule zu tun hat, auch einen Einfluss?

Philodoof · Anmeldungsdatum: 09.05.2008 Beiträge: 83

Ja, wenn ichs richtig verstanden habe schon. Also je größer die Spule, desto größer die Spannung, vielelicht muss man dafür nicht man die Spule wechseln...habe da eine Idee...vielleicht kann man das Metall aus der die Spule besteht erwärmen. Dann müsste es sich ja ausdehnen, sprich größer werden, oder?! Man müsste halt unterhalb der Curie-Temperatur bleiben.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Die Größe der Spule ganz allgemein ist da ja nicht entscheidend. Magst du mal noch viel genauer sagen, welche "Teileigenschaft" der Größe einer Spule hier entscheidend ist?

Und ich würde einfach davon ausgehen, dass man die Spulen austauscht; über das Verformen ein- und derselben Spule braucht man sich für diese Aufgabe sicher nicht den Kopf zu zerbrechen.

Philodoof · Anmeldungsdatum: 09.05.2008 Beiträge: 83

Hm, die Oberfläche des Leiters würde ich jetzt sagen.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Da hast du irgendwo etwas falsches gelesen. Oder einfach nur danebengeraten?

Es ist die Querschnittsfläche A der Spule.

Philodoof · Anmeldungsdatum: 09.05.2008 Beiträge: 83

Es war glaube ich nur von Fläche die Rede, und ich habs dann fehlinterpretiert.

Ist die Querschnittsfläche die des Leiters der Spule? Oder ist damit der Hohlraum zwischen den Windungen gemeint.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

A der Spule, nicht des Spulendrahtes.

Philodoof · Anmeldungsdatum: 09.05.2008 Beiträge: 83

Gibt es irgendwo ein Bild, was eindeutig zeigt, was mit dem A der Spule genau gemeint ist?

impULS · Anmeldungsdatum: 03.06.2008 Beiträge: 23

Hm, vielleicht solltest du dir zunächst mal den ganzen Fall "vereinfacht"
mit einer Leiterschleife im Magnetfeld anschauen. Dann dürftste du leicht darauf kommen, was mit der Fläche A gemeint ist.

Hier z.B. ein Bild mit einer einzigen Leiterschleife.
http://www.schule-bw.de/unterricht/faecher/physik/online_material/e_lehre_2/induktion/drehspule.htm

Philodoof · Anmeldungsdatum: 09.05.2008 Beiträge: 83

Ah, also die Fläche A der Spule ist ihr Durchmesser multipliziert mit ihrer Länge?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Nein, denn das Bild mit der einzigen Leiterschleife zeigt ja eine rechteckige Leiterschleife.

Die Fläche

einer Spule meint ihre Querschnittsfläche, also

wenn

der Spulenradius ist.

//edit: Tippfehler korrigiert

Philodoof · Anmeldungsdatum: 09.05.2008 Beiträge: 83

Ok, danke dir. smile