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Aufgaben zur Induktion
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Ricky



Anmeldungsdatum: 16.01.2009
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Beitrag Ricky Verfasst am: 16. Jan 2009 20:46    Titel: Aufgaben zur Induktion Antworten mit Zitat

Hallo alle zusammen,
da ich zurzeit krank bin und nicht zur schule gehen kann
habe ich heute in physik sozusagen den anschluss verloren.
deswegen hoffe ich,dass mir hier jemand bei folgenden zwei
aufgaben helfen kann und sie mir erklären kann.
also ...

1) In der Skizze soll ein Magnetfeld der Flußdichte B = 0,2 mT senkrecht in die Heftebene hinein verlaufen. An den offenen Enden der eigezeichneten Leiterschleife sei ein Spannungsmesser angeschlossen. Nun werde die Leiterschleife mit v = 0,1 m/s nach rechts aus dem Magnetfeld heraugezogen. Ein Kästchen habe eine Länge von 0,5 m.
Berechnen Sie die Größe der entstehenden Induktionsspannung und tragen sie in einem Diagramm Uind gegen die Zeit t auf.
hier die Skizze dazu : http://img237.imageshack.us/img237/6263/unbenanntro1.th.png
2) Die in der Skizze rechteckige Spule hat n = 100 Windungen ,Sie befindet sich gemeinsam mit einem Messgerät für die Spannung in einem homogenen Magnetfeld der Flussdichte B = 0,2 mT. Die Feldlinien stehen senkrecht zur Spulenfläche.
Die Spule wird mit der konstanten Geschwindigkeit v=0,10 m/s aus dem Magnetfeld herausgezogen. Berechnen und skizzieren sie den Verlauf der dabei induzierten Spannung während der ersten 3 Sekunden der Bewegung.
hier auch wieder die skizze : http://img237.imageshack.us/img237/2085/unbenannt3oq9.th.png
wobei c in der skizze 0,10 m beträgt und b = 0,20 m.

zu Aufgabe 1:
also bisher habe ich eigenständig schon die x-achse des diagramms erstellen können also die zeit-achse.
dazu habe ich dann ausgerechnet wieviele sekunden vergangen sind , wenn man die leiterschleife mit einer geschwindigkeit von v=0,1 m/s über eine strecke von 0,5 m herauszieht.
dazu habe ich dann die formel
s=v*t <=> t = s/v
verwendet und kam dann für dieses beispiel auf 5 sekunden.
somit habe ich die zeitachse also in 5er schritte eingeteilt.
aber nun weiss ich nicht weiter...

kann mir bitte jemand helfen,dass ist nämlich sehr
wichtig für mich ,da ich demnächst eine klausur schreibe. Hilfe
para
Moderator


Anmeldungsdatum: 02.10.2004
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Beitrag para Verfasst am: 17. Jan 2009 16:16    Titel: Antworten mit Zitat

Was hast du bisher schon über die Induktion kennen gelernt? Wovon hängt die Induktionsspannung ab, und wie kann man sie berechnen?
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Ricky



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Beitrag Ricky Verfasst am: 17. Jan 2009 19:21    Titel: Antworten mit Zitat

Ich weiss bisher nur ,dass die induktionsspannung irgendetwas
mit der lorentzkraft zu tun hat,
dass sie von der geschwindigkeit,der stärke des magnetfeldes
und von der länge des leiters abhängt.
außerdem weiss ich ,dass man sie folgendermaßen
berechnen kann:
mehr weiss ich nicht und mein problem ist ja wie man so ein
Diagramm erstellt... Hilfe

also zur aufgabe 1 weiss ich garnicht ,wie man dieses
diagramm erstellt.
ich habe mir das heft von einem mitschüler ausgeliehen und
er hatte dieses diagramm im heft: http://img258.imageshack.us/img258/4348/unbenannt2ir3.png
http://img258.imageshack.us/img258/unbenannt2ir3.png/1/w471.png
aber ich weiss nicht wie er darauf kommt und wie
man dieses diagramm erstellt??
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 17. Jan 2009 20:03    Titel: Antworten mit Zitat

Ricky hat Folgendes geschrieben:
außerdem weiss ich ,dass man sie folgendermaßen
berechnen kann:

Okay, das ist die induzierte Spannung in einen Leiter der Länge d der mit der Geschwindigkeit v senkrecht zu einem Magnetfeld der Flussdichte B gezogen wird. Das ist schon gut.

Es gibt aber noch eine andere Formulierung, welche oft handlicher ist. Ist dir schon einmal der Begriff "magnetischer Fluss" begegnet? Wird eine Leiterschleife vom Fluss Phi durchsetzt, und ändert sich dieser zeitlich, gilt für die in die Schleife induzierte Spannung:
Die Schreibweise mit der Ableitung gilt dabei allgemeiner, die letztere Schreibweise bei gleichmäßiger linearer Änderung des Flusses.

Siehst du eine Chance bei deiner Leiterschleife den Fluss zu berechnen, und die Änderung des Flusses in den einzelnen von dir schon bestimmten Abschnitten auszudrücken?

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Ricky



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Beitrag Ricky Verfasst am: 17. Jan 2009 20:08    Titel: Antworten mit Zitat

also diese formel hatten wir im unterricht noch garnicht und
ich kann damit und mit dem magnetischen fluss
garnichts anfangen...
mein hauptproblem liegt daran herauszubekommen
wie man auf so ein diagramm kommt,was ich oben
eingefügt habe als grafik?
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 17. Jan 2009 20:15    Titel: Antworten mit Zitat

Okay, wenn ihr den magnetischen Fluss noch nicht hattet, kann man auch die Formel verwenden die du schon genannt hattest.

Wie ich gesagt habe, gilt diese nur für Leiter die senkrecht und quasi "quer" zu den magnetischen Feldlinien bewegt werden (versuche dir das mit der Lorentzkraft auf die bewegten Elektronen zu veranschaulichen).

Wenn die Leiterschleife also nach rechts (nicht nach links?) aus dem Feld gezogen wird, und das Feld in die Zeichenebene hinein zeigt: welche Stücke der Leiterschleife tragen dann nur zur Induktionsspannung bei?

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Beitrag Ricky Verfasst am: 17. Jan 2009 20:22    Titel: Antworten mit Zitat

die leiterstücke,die zur induktion beitragen sind die
drei teile ,welche von oben nach unten verlaufen oder?
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 17. Jan 2009 20:25    Titel: Antworten mit Zitat

Richtig. So lange sich die drei Teile also im Magnetfeld befinden, und mit der Geschwindigkeit v wie angegeben bewegt werden, wie groß ist dann die Induktionsspannung?
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Ricky



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Beitrag Ricky Verfasst am: 17. Jan 2009 20:32    Titel: Antworten mit Zitat

also für die induktionsspannung müsste dann gelten:

B = 0,2 mT = 0,0002 T
v = 0,1 m/s
d = 0,5 m pro kästchen

U = B * v * d = 0,0002 T * 0,1 m/s * 0,5 m = 0,00001 V
oder?


oder muss man für d ein anderes maß
wählen,da die leiterschleife sich über
mehrere kästchen streckt?


kann mir bitte jemand helfen?
es ist sehr sehr wichtig Hilfe


ertsmal muss ich das diagramm verstehen.
ich verstehe aber überhaupt nicht,wie
das diagramm zustande kommt
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 18. Jan 2009 11:56    Titel: Antworten mit Zitat

Das Diagramm soll doch nur aussagen, welche Induktionsspannung zu welcher Zeit gemessen wird.

Um das zu verstehen, bzw. selbst zu erstellen ist es natürlich essentiell, die Induktion verstanden zu haben und selbst berechnen zu können. Dass das Austreten aus dem Feld in verschiedene Abschnitte unterteilt werden kann, hast du ja schon festgestellt. Jetzt gilt es nur noch die Induktionsspannungen für die verschiedenen Abschnitte zu berechnen, und du kannst dein eigenes Diagramm zeichnen.

Du hast ja jetzt schon berechnet, welche Spannung in ein so ein Leiterstück das in geeigneter Weise zum Magnetfeld bewegt wird induziert wird. Jetzt haben wir ja aber schon festgestellt, das dies mitunter auf mehrere Stücke zutrifft. Wie verhalten sich dann die Spannungen dieser Stücke?

Mir ist übrigens immernoch nicht ganz klar, wie die Schleife aus dem Magnetfeld gezogen wird, bzw. wo das Magnetfeld nun eigentlich aufhört. Du schriebst ja, dass sie nach rechts heraus gezogen wird, dafür müsste man aber natürlich wissen, wo das Magnetfeld nach rechts aufhört, und wie die Leiterschleife eigentlich links aussieht. Sicher dass sie nicht nach links herausgezogen werden soll, und das Magnetfeld dort endet wo die Zeichnung zu Ende ist?

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Beitrag Ricky Verfasst am: 18. Jan 2009 12:25    Titel: Antworten mit Zitat

also ich habe die aufgabenstellung so abgeschrieben,
wie sie auf dem AB steht. und ich gehe davon aus,dass
das magnetfeld nach dem letzten kästchen rechts endet.
links an der leiterschleife ist dann an den offenen enden ein
spannungsmesser abgebracht. und es ist sicher,dass sie nach
rechts herausgezogen werden soll.
mein problem ist es jetzt für die abschnitte die induktionsspannung
zu berechnen und dieses dann in das diagramm zu übertragen
so wie ich dieses diagramm reingestellt habe? Hilfe
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 18. Jan 2009 13:59    Titel: Antworten mit Zitat

Versuch' doch mal die Induktionsspannungen für die einzelnen Abschnitte zu berechnen. Betrachte welche Leiterstücke nur zur Induktion beitragen, welche Spannungen jeweils induziert werden, und wie sich daraus die gemessene (Gesamt-)Spannung zusammensetzt.

Das von dir reingestellte Diagramm deines Mitschülers passt dann aber nicht zu der von dir beschriebenen Aufgabenstellung.

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Beitrag Ricky Verfasst am: 18. Jan 2009 15:02    Titel: Antworten mit Zitat

dass das diagramm irgendwie nicht dazu passt ist mir auch schon
aufgefallen,deshalb habe ich damit auch so meine probleme...
also ich würde es wie folgt berechnen:

wenn die leiterschleife nach rechts rausgezogen wird ,dann vergehen
25 sekunden bis die ersten leiterstücke ,welche eine spannung induzieren,herausgezogen werden.
die induktionsspannung würde ich dann wie folge berechnen:

U = B * v * d = 0,0002 T * 0,1 m/s * 1 m = 0,00002 V

dann vergehen weitere 10 sek. bis die nächsten beiden leiterstücke,welche zur induktionsspannung beitragen, herausgezogen werden also müsste gelten:

U = B * v * d = 0,0002 T * 0,1 m/s * 1,5 m = 0,00003 V

ist das richtig so?
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 18. Jan 2009 16:23    Titel: Antworten mit Zitat

Ich hab nochmal eine andere Skizze gemacht, da bei deiner meiner Meinung nicht alles so gut sichtbar ist. Der Rahmen muss wegen des Voltmeters ja auch links geschlossen sein, das habe ich mal eingezeichnet.

Der dargestellte Zustand ist jetzt t=0. Wenn man den Rahmen mit v aus dem Feld heraus bewegt, wie viele Leiterstückchen (mit jeweils d=0,5m) tragen dann in den ersten 10 Sekunden zur Induktionsspannung bei? Wie sind die Spannungen in den einzelnen Stückchen gerichtet? Wie groß ist also die Gesamtspannung?

Die gleiche Betrachtung macht man dann für die nächsten 15 Sekunden, und für die Zeit danach.

Ist das jetzt vielleicht etwas klarer, wenn man es auf diese Weise darstellt?



rahmen_bfeld.gif
 Beschreibung:
Rahmen (blau) im B-Feld (rot). Zustand zu t=0, Bewegungsrichtung eingezeichnet.
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rahmen_bfeld.gif



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Beitrag Ricky Verfasst am: 18. Jan 2009 18:59    Titel: Antworten mit Zitat

also in den ersten 10 sekunden tragen doch dann die 3
leiterstücke zur spannung bei ,welche senkrecht zu der bewegungsrichtung
und zum magnetfeld sind oder?
aber wie die einzelnen spannungen jetzt nun berechnet werden und dann noch die gesamtspannung...tut mir leid ich weiss es nicht...ist denn meine rechnung von oben falsch?
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 18. Jan 2009 19:19    Titel: Antworten mit Zitat

Bei deiner Rechnung von oben kann ich nicht so recht nachvollziehen, wie du auf deine Längen kommst.

Ich mach' mal es mal am Beispiel für die ersten 5 Sekunden:

Wichtig bei der geschlossenen Leiterschleife ist, dass die Spannung bei allen Stücken induziert wird, welche senkrecht und "quer" zum Feld bewegt werden. Ist das erst kurze Stück gerade aus dem Feld heraus, wird noch eine Spannung in die beiden rechten Stücke induziert, welche sich noch im Magnetfeld befinden, genauso aber in die drei linken Stücke die noch im Feld sind.
Allerdings muss man die Richtung beachten. In dem Stromkreis der Leiterschleife sind die Spannungen die links induziert werden alle umgekehrt gepolt wie die die rechts induziert werden (mit Rechter-Hand-Regel überprüfen!). Effektiv bleibt also nur die Spannung noch eines Leiterstücks übrig:


Kannst du es jetzt noch einmal versuchen?
  • Was würde bei analoger Betrachtung gelten, wenn die komplette Leiterschleife noch im Magnetfeld wäre?
  • Und welche Spannung wird in den nächsten 15 Sekunden (10s < t < 25s) induziert? Was gilt danach?

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Ricky



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Beitrag Ricky Verfasst am: 18. Jan 2009 19:33    Titel: Antworten mit Zitat

tut mir leid aber das ,was du geschrieben hast verstehe ich
nicht...ich dachte die spannung wird nur auf die drei leiterstückchen
induziert welche von oben nach unten verlaufen? weil diese
senkrecht zur bewegungsrichtung und senkrecht zum magnetfeld
sind...
Ricky



Anmeldungsdatum: 16.01.2009
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Beitrag Ricky Verfasst am: 18. Jan 2009 19:38    Titel: Antworten mit Zitat

achso jetzt verstehe ich welche linken leiterstücke du meinst.
aber so wie es auf dem AB steht existieren diese ja garnicht,da
die leiterschleife dort offen ist...
und zu dem diagramm meines mitschülers hat meine lehrerin gesagt
es sei richig...
ich hab keine ahnung ich komm da wirklich nicht mehr mit,
ich fehle nun schon seit zwei wochen ,da ich wirklich richtig
krank bin und ich verstehe das alles nicht so ganz.
ich habe schon in meinem buch nachgelesen und auch sonst
im internet nach erklärungen gesucht..
ich finde es toll wie du mir hier versuchst zu helfen.
vielen dank!
vielleicht ist es einfacher wenn wir uns mal an die zweite aufgabe
versuchen oder? könntest du mir dabei helfen und nochmal versuchen zu erklären wie das gehen soll?
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 18. Jan 2009 20:23    Titel: Antworten mit Zitat

Aha .. ich denke ich weiß jetzt wie die Aufgabe gemeint ist. Dann stimmt auch der Spannungsverlauf deines Mitschülers (in der Form). :-)

Das B-Feld ist wirklich nur dort, wo in deiner Skizze Kästchen sind, und die Leiterschleife ist nach links hin offen und lang genug, so dass dieses Ende nicht in das B-Feld eintaucht.

Dann hast du natürlich vollkommen recht, das dann zu Beginn nur die drei vertikal verlaufenden Leiterstücken rechts zur Induktionsspannung beitragen. Das ist also schonmal sehr gut, ich denke damit packen wir's.

Wie groß ist also in der ersten Phase die Induktionsspannung, wie lang ist diese Phase?
Was passiert in der zweiten Phase? (Induktionspannung, Dauer?)
Und was passiert im Anschluss?



rahmen_bfeld2.gif
 Beschreibung:
Zweite Deutung der Aufgabe: Rahmen (blau) in begrenztem B-Feld (rot). Zustand zu t=0, Bewegungsrichtung eingezeichnet.
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rahmen_bfeld2.gif



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Beitrag Ricky Verfasst am: 18. Jan 2009 21:39    Titel: Antworten mit Zitat

also nochmal ich hoffe ,dass ich jetzt richtig verstanden habe:


also da 3 leiterteile zur induktion beitragen beträgt d = 1,5m
somit kann man U wie folgt berechnen:

U = 0,0002 T * 0,1 m/s * 1,5m = 0,00003 V

nun wird der leiter über eine strecke von 2,5 und über eine dauer von 25 sek. nach rechts gezogen.
wenn das erste leiterstück dann das B-feld verlassen hat sind nur noch
2 relevante leiterteile übrig also gilt für U:

U = 0,0002 T * 0,1 m/s * 1 m = 0,00002 V

nach 10 sek. verlassen auch diese leiterteile das B-Feld und man
kann somit mit diesen angaben im diagramm die Spannung gegen
die zeit auftragen

nach 35 sek. ist der vorgang damit abgeschlossen da dann die unrelevanten leiterteile beginnen ,welche parallel verlaufen.
nun richtig?
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 18. Jan 2009 21:45    Titel: Antworten mit Zitat

Ricky hat Folgendes geschrieben:
nun richtig?

Thumbs up! ... was ist also an dem Diagramm deines Mitschülers nicht korrekt?

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Ricky



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Beitrag Ricky Verfasst am: 18. Jan 2009 23:09    Titel: Antworten mit Zitat

para hat Folgendes geschrieben:
Ricky hat Folgendes geschrieben:
nun richtig?

Thumbs up! ... was ist also an dem Diagramm deines Mitschülers nicht korrekt?


wieso ist doch alles richtig an dem diagramm oder?
Ricky



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Beitrag Ricky Verfasst am: 18. Jan 2009 23:11    Titel: Antworten mit Zitat

und wie sieht es nun mit der aufgabe 2 aus wie
soll das gehen?
Ricky



Anmeldungsdatum: 16.01.2009
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Beitrag Ricky Verfasst am: 18. Jan 2009 23:17    Titel: Antworten mit Zitat

also ich denke dass für die 2.aufgabe die leiterteile
relevant sind ,welche mit b = 0,20 m gekennzeichnet
sind oder?
somit wäre d= 2* 0,20m = 0,40 m

für U müsste dann gelten

U = B * v * d * n = 0,0002 T * 0,1 m/s * 0,40 m * 100 = 0,0008 V

soweit richtig?
wie sieht es dann weiterhin mit den ersten 3 sekunden der bewegung
aus ,weil danach ist ja gefragt?
es ist ja auch nicht angegeben wie lang ein kästchen sein soll...?
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 19. Jan 2009 19:54    Titel: Antworten mit Zitat

Ricky hat Folgendes geschrieben:
wieso ist doch alles richtig an dem diagramm oder?

Na ja .. auf der y-Achse sind entgegen der Beschriftung mV aufgetragen, nicht Volt.


Bei der zweiten Aufgabe muss ich sagen, dass ich die auch etwas merkwürdig gestellt finde. Mir ist insbesondere wieder nicht klar, wo das Magnetfeld nun sein soll, und wo nicht. (Zudem ist die Spule nicht maßstäblich gemalt, was die Feldsache noch vager erscheinen lässt.)


Wichtig sind bei einer Spule auf jeden Fall zwei Dinge:

1) Wieder zu schauen, welche Teile beitragen, und in welche Richtung die induzierten Spannungen zeigen (also ob man sie addieren oder subtrahieren muss).

2) Zu beachten, dass es mehrere Windungen sind, man also entsprechend mehr Leiterstücke hat.

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Beitrag Ricky Verfasst am: 20. Jan 2009 11:12    Titel: Antworten mit Zitat

ok vielen dank...
aber für die induzierte spannung sind doch die leiterteile
mit b = 0,2 m wichtig oder nicht? und das magnetfeld
wird sicherlich wieder über alle kästchen gehen oder?
trotz der zeichen fehler würde ich aber sagen ,dass ein kästchen
0,02 m beträgt oder?
vielen dank schonmal im vorraus
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 20. Jan 2009 19:30    Titel: Antworten mit Zitat

Okay, angenommen das Magnetfeld ist überall dort wo Kästchen sind. Dann tragen bei der eingezeichneten Bewegung tatsächlich die mit b bezeichneten Leiterstücke zur Induktion bei.
Aber wie? Welche Spannung würde man messen, wenn sich die Spule vollständig im Magnetfeld befindet, und dort senkrecht zu b bewegt wird?

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Beitrag Ricky Verfasst am: 21. Jan 2009 11:16    Titel: Antworten mit Zitat

also...
ich schreibe mal wie ich die aufgabe gelöst habe und hoffe ,das
es richtig ist.
also...

s beträgt 0,1 m ,da s eine strecke von 5 Kästchen einnimmt
muss der rest bis das magnetfeld nach oben hin endet auch eine strecke
von 0,1 m sein ,weil auch diese strecke über 5 kästchen verläuft.
damit kann man ja auch berechnen wie lange es dauert ,bis das erste für die induktionsspannung relevante leiterteil das magnetfeld verlässt.
nämlich mit der formel :

t = s/v = 0,1 m / 0,1 m/s = 1 Sek.

wenn man die leiterschleife also nach oben zieht dauert es 1 sek bis das erste leitersrück,welches für die induktionsspannung relevant ist das feld verlässt.
da s wie schon erwähnt 0,1 m beträgt und es wie auch schon erwähnt 1 sek dauert bis diese 0,1 m aus dem feld gezogen werden dauert es ebenfalls 1 sekunde bis das nächste für die induktionsspannung relevante stück aus dem feld herausgezogen wird.
insgesamt dauert der vorgang damit 2 sek.

für die induktionsspannung würde dann gelten:

wenn sich alle beiden teile ,welche die induktionsspannung beeinflussen ,noch im feld befinden beträgt d = 0,2 m * 2 = 0,4 m
für die Induktionsspannun gilt dann :

U = B * v * d * n = 0,0002 T * 0,1 m/s * 0,4 m * 100 = 0,0008 V

wenn das erste leiterstück dann heraus gezogen wurde gilt für d nur noch d = 0,2 m und für die induktionsspannung gilt demnach

U = B * v * d * n = 0,0002 T * 0,1 m/s * 0,2 m * 100 = 0,0004 V

dann kann man demnach das diagramm zeichnen.

so habe ich die aufgabe bsiher gelöst ist das so richtig oder nicht?

vielen dank schonmal im vorraus!
Ricky



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Beitrag Ricky Verfasst am: 21. Jan 2009 11:31    Titel: Antworten mit Zitat

hier mein diagramm zu der aufgabe:

http://img178.imageshack.us/img178/6808/unbenanntpb5.th.png
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 21. Jan 2009 19:43    Titel: Antworten mit Zitat

Da ist schon viel richtiges dabei. Ich komme aber nochmal zu meiner Frage zurück, auf die du noch nicht direkt geantwortet hast:
para hat Folgendes geschrieben:
Welche Spannung würde man messen, wenn sich die Spule vollständig im Magnetfeld befindet, und dort senkrecht zu b bewegt wird?

Das ist ja genau das Problem dass du während der ersten Phase hast. Würdest du das Experiment so durchführen, würdest du in der Tat keine Spannung messen. Kannst du dir erklären warum?

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Beitrag Ricky Verfasst am: 21. Jan 2009 21:24    Titel: Antworten mit Zitat

nein ich kann mir das leider nicht erklären wieso man dann keine spannung messen sollte...?Hilfe
und überhaupt versteh ich jetzt nicht so ganz was du damit
meinst : "Welche Spannung würde man messen, wenn sich die Spule vollständig im Magnetfeld befindet, und dort senkrecht zu b bewegt wird?"
und mit "Würdest du das Experiment so durchführen, ..."
weil das experiment wird doch so durchgeführt?
ist meine rechnung denn falsch ? was stimmt daran nicht?
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 21. Jan 2009 22:17    Titel: Antworten mit Zitat

Das mit dem "würdest" war so nicht gemeint. – Aber okay, wenn man also tatsächlich eine Spule senkrecht zum (homogenen) Magnetfeld bewegt, wird keine Spannung induziert. Warum?

Schau dir mal die Skizze an, als vereinfachter Fall einer Leiterschleife senkrecht zum homogenen (unendlich ausgedehnten) B-Feld.
Wenn wir diese jetzt nach rechts bewegen, in welche Leiterstücke wird dann eine Spannung induziert. Wie groß sind die Spannungen für die einzelnen Leiterstücke, und wie sind sie gerichtet? Wie ergibt sich also die Gesamtspannung?



rahmen_bfeld3.gif
 Beschreibung:
Leiterschleife (blau) in homogenem Magnetfeld (rot) senkrecht zur Zeichenebene
 Dateigröße:  1.62 KB
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rahmen_bfeld3.gif



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Beitrag Ricky Verfasst am: 22. Jan 2009 18:13    Titel: Antworten mit Zitat

wenn man diese leiterschleife nach rechts zieht
dann wird eine spannung an den vertikalen leiterstücken
induziert...aber woher soll ich wissen wie groß die
indzierte spannung ist...es sind doch garkeine angaben gemacht
mit denen man das berechnen könnte...
aber ich vestehe auch nicht so recht ,was das mit der aufgabe 2 zu tun hat die ich berechnet habe?Hilfe
ist meine rechnung zu aufgabe 2 denn jetzt richtig oder falsch?
vielen dank schonmal und nochmal Prost
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 22. Jan 2009 20:05    Titel: Antworten mit Zitat

Einen konkreten Wert wollte ich auch nicht wissen, aber folgender Gedankengang ist wichtig:
  • In die beiden senkrechten Leiterstücke links und rechts wird bei der angegebenen Bewegung eine Spannung induziert.
  • Da die Flussdichte überall gleich ist, die Leiterstücke gleich lang sind, und logischerweise die gleiche Geschwindigkeit haben ist die in sie induzierte Spannung jeweils gleich.
  • Aber: schau dir einmal die Richtung der induzierten Spannungen an. Was fällt dabei auf? Sind sie gleich- oder entgegengerichtet? Addieren sie sich also in der Leiterschleife, oder muss man sie voneinander abziehen?

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Beitrag Ricky Verfasst am: 22. Jan 2009 21:37    Titel: Antworten mit Zitat

ich verstehe zwar jetzt was du von mir willst,
aber ich weiss es leider nicht wie finde ich das denn
heraus wie die induzierte spannung gerichtet ist?
sind denn nun meine rechnungen und meine lösung zu aufgabe 2 richtig
oder nicht?
vielen dank!
para
Moderator


Anmeldungsdatum: 02.10.2004
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Beitrag para Verfasst am: 22. Jan 2009 21:53    Titel: Antworten mit Zitat

Die Rechnung ist dort nicht richtig, wo du bei der kompletten Leiterschleife im Magnetfeld eine induzierte Spannung herausbekommst. ;-)

Die Richtung der induzierten Spannung kannst du dir mit der Rechten-Hand-Regel klar machen.

Wenn du die anschaust, wie die Elektronen in den Leiterstücken abgelenkt werden (nimm z.B. an, dass das Magnetfeld in die Zeichenebene hinein zeigt): ergänzen sich die Ablenkungen dann gerade so, dass die Elektronen im Kreis fließen können (also addieren sich die Spannungen), oder ist es eher umgekehrt?

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Beitrag Ricky Verfasst am: 22. Jan 2009 21:59    Titel: Antworten mit Zitat

tut mir leid ich kann dir gerade garnicht mehr folgen und
weiss nicht was du wissen möchtest... Hilfe
wir haben auch noch nicht so viel zum thema induktion
behandelt.
aber was genau ist denn nun an meiner rechnung falsch?
vielen dank
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 22. Jan 2009 22:10    Titel: Antworten mit Zitat

Der Fehler ist, dass die Spannungen der beiden Leiterstücke einfach addiert werden (bzw. du deren Längen addierst), ohne zu beachten, dass sie entgegengesetzt gerichtet sind.

Hast du von der Rechten-Hand-Regel schonmal etwas gehört?

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Beitrag Ricky Verfasst am: 23. Jan 2009 14:11    Titel: Antworten mit Zitat

nein ich habe bisher nur etwas von der linken-hand-regel
gehört mit der man die lorentzkraft bestimmen kann...
könntest du mir das denn erklären,wie das geht
und was ich dann bei meiner aufgabe verbessern muss?
vielen dank!
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 23. Jan 2009 17:00    Titel: Antworten mit Zitat

Mit der linken Hand geht es sogar besser, wenn es um Elektronen geht. smile

Da die technische Stromrichtung (positive Ladungsträger) gerade der Elektronenbewegung entgegen gerichtet definiert ist, würde man bei Strömen die Rechte-Hand nehmen, daher die Bezeichnung. Bei Elektronen (negative Ladungsträger) verwendet man entsprechend die linke.

Okay. Wenn du dir das mit der linken Hand anschaust: In welche Richtung werden die Elektronen jeweils abgelenkt? Bei den Leiterstückchen die nicht "quer" sondern "längs" zur Bewegungsrichtung stehen, wirkt die Kraft senkrecht zum Leiter, also werden keine Elektronen verschoben. Bei denen die "quer" zum Feld bewegt werden, wirkt die Kraft auf die Elektronen entlang des Leiters, wo die Elektronen sich tatsächlich auch bewegen können. Es kann also Ladungstrennung stattfinden, womit sich eine Spannung aufbaut (negatives Potential bei Elektronenüberschuss, positives bei Elektronenmangel). Den Betrag dieser Spannung kannst du mit U=B*l*v ausrechnen.
Jetzt baut sich in beiden Leiterstücken die quer zum Feld bewegt werden so eine Spannung auf. Versuche dir klar zu machen, wo jeweils "+" und wo "-" ist. Würdest du zwei Batterien mit "+" und "-" so in Reihe schalten: würden sich die Spannungen addieren, oder subtrahieren?

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