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Aufgaben zur Induktion - Seite 2
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Ricky



Anmeldungsdatum: 16.01.2009
Beiträge: 1000

Beitrag Ricky Verfasst am: 23. Jan 2009 17:32    Titel: Antworten mit Zitat

also wenn man die linke-hand-regel verwendet,
dann wirkt das magnetfeld in das feld hinein
(also bildlich gesehen
in den computerbildschrim hinein)
die kraft der elektronen ist nach rechts gerichtet und die
resultierende kraft also die lorentzkraft ist nach unten gerichtet
stimmt das ?

sooo dann wäre wie du schon sagtest die kraft zu den horizontalen
stücken senkrecht gerichtet und bei den vertikalen entlang des
leiters.oder?
sooo aber den rest ,den du von mir wissen möchtest da
hab ich leider garkeine ahnung ich hab es nur bis hier her verstanden
könntest du es mir vielleicht nochmal kokret im bezug zu aufgabe 2 erklären ?
vielen dank
Ricky



Anmeldungsdatum: 16.01.2009
Beiträge: 1000

Beitrag Ricky Verfasst am: 26. Jan 2009 10:51    Titel: Antworten mit Zitat

hallo bist du noch da?
kannst du mir nicht mehr helfen?
Hilfe
para
Moderator


Anmeldungsdatum: 02.10.2004
Beiträge: 2874
Wohnort: Dresden

Beitrag para Verfasst am: 26. Jan 2009 12:08    Titel: Antworten mit Zitat

Ricky hat Folgendes geschrieben:
also wenn man die linke-hand-regel verwendet,
dann wirkt das magnetfeld in das feld hinein
(also bildlich gesehen
in den computerbildschrim hinein)
die kraft der elektronen ist nach rechts gerichtet und die
resultierende kraft also die lorentzkraft ist nach unten gerichtet
stimmt das ?

Ja. smile

Ricky hat Folgendes geschrieben:
sooo aber den rest ,den du von mir wissen möchtest da
hab ich leider garkeine ahnung ich hab es nur bis hier her verstanden
könntest du es mir vielleicht nochmal kokret im bezug zu aufgabe 2 erklären ?

In den Leiterstücken in denen die Lorentzkraft senkrecht zum Leiter wirkt, passiert nichts. Die Elektronen können der Kraftwirkung nicht folgen.

Dort wo die Lorentzkraft entlang des Leiters wirkt, können die Elektronen sich dort entlang verschieben. Das heißt sie werden der Lorentzkraft folgen, also in dem Beispiel jeweils links und rechts nach unten wandern. Dadurch kommt es zur Ladungstrennung, und damit zu einem elektrischen Feld beziehungsweise zu einer Spannung zwischen den Enden der senkrechten Leiterstücken.
Die Ladungstrennung schreitet soweit voran, bis die elektrische Kraft auf ein Elektron aufgrund der Spannung gleich der Lorentzkraft ist:
Womit man die Spannung berechnen kann:
Okay, das ist der Betrag der Spannung für ein senkrechtes Leiterstück. Aber den kanntest du ja schon.

Wichtig ist jetzt wie gesagt, wie herum die Spannung eigentlich gerichtet ist. Auf beiden Seiten der Leiterschleife wandern die Elektronen nach unten, so dass dort praktisch "der Minuspol" entsteht. Dementsprechend oben "der Pluspol". Da das aber auf beiden Seiten völlig gleich geschieht, stehen sich jeweils zweimal + und zweimal - gegenüber. Und da die Spannungen die gleichen Beträge haben, wird kein Strom fließen!

Bildlich gesprochen, wollen die Elektronen der einen Seite im Uhrzeigersinn fließen, die der anderen Seite entgegen dem Uhrzeigersinn. Da sie aber beide gleich stark wollen (= gleiche Spannung), kommt es zu gar keinem Stromfluss.

Das ist das gleiche als würde man das Magnetfeld weglassen, und dafür links und rechts zwei gleiche Batterien einbauen, aber gerade so gepolt dass + an + und - an - liegt. Da fließt auch kein Strom.

Allgemein gesprochen berechnest du ja die Gesamtspannung in einer Leiterschleife über die Addition der Spannungen bei einem Umlauf, wobei man sich für eine Richtung festlegt, und alle Spannungen die in diese Richtung zeigen positiv, alle entgegen gerichteten negativ zählt. Da in diesem Fall beide Spannungen den gleichen Betrag haben, kommen wir bei Null heraus. Bei einem Umlauf der Leiterschleife gibt es keine Spannung.

Wird es damit vielleicht etwas klarer?

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Ricky



Anmeldungsdatum: 16.01.2009
Beiträge: 1000

Beitrag Ricky Verfasst am: 26. Jan 2009 15:52    Titel: Antworten mit Zitat

vielen dank erstmal. Prost
deine erklärung verstehe ich Thumbs up!

nur eins verstehe ich jetzt nicht.
also...die leiterstücke die für die induktionsspannung relevant sind,
sind ja die ,welche gleichzeitig sowohl zum magnetfeld also auch zur
bewegungsrichtung senkrecht sind.
in diesem beispiel sind das die teile welche mit b gekennzeichnet sind.
du sagst jedoch ,dass mit diesen teilen nichts passiert ,da die lorentzkraft zu diesen teilen senkrecht verläuft...
das verstehe ich nicht. und stattdessen redest du über die leiterstücke,welche mit c gekennzeichnet sind ,dabei sollten diese für die induktionsspannung doch unrelevant sein,da diese nicht senkrecht zum magnetfeld und zur bewegungsrichtung sind oder liege ich falsch?
und überhaupt nachdem ,was du mir erklärt hast bedeutet das,dass díe aufgabe nicht lösbar ist?
para
Moderator


Anmeldungsdatum: 02.10.2004
Beiträge: 2874
Wohnort: Dresden

Beitrag para Verfasst am: 26. Jan 2009 16:16    Titel: Antworten mit Zitat

Ricky hat Folgendes geschrieben:
vielen dank erstmal. Prost
deine erklärung verstehe ich Thumbs up!

Freut mich.

Ricky hat Folgendes geschrieben:
nur eins verstehe ich jetzt nicht.
also...die leiterstücke die für die induktionsspannung relevant sind,
sind ja die ,welche gleichzeitig sowohl zum magnetfeld also auch zur
bewegungsrichtung senkrecht sind.
in diesem beispiel sind das die teile welche mit b gekennzeichnet sind.
du sagst jedoch ,dass mit diesen teilen nichts passiert ,da die lorentzkraft zu diesen teilen senkrecht verläuft...

Das mit den Richtungen erklärt sich hier leider etwas schlecht, ich fürchte das ist noch nicht ganz rübergekommen. Oder kann es sein, dass du nur etwas durcheinander gekommen bist, weil in deiner Aufgabe die Geschwindigkeit nach oben zeigt und in meiner nach rechts? (Sorry, unglücklich gewählt.)

Also nochmal als Zusammenfassung: Mit der linken Hand bestimmst du die Richtung der Lorentzkraft: der Daumen ist die Bewegungsrichtung der Elektronen (also die Bewegung der Leiterschleife), der Zeigefinger die Richtung der magnetischen Feldlinien und dann der Mittelfinger die Richtung der Lorentzkraft.
Das heißt die Lorentzkraft steht immer senkrecht auf der Ebene die von Bewegungsrichtung und Feldlinien aufgespannt wird.
In deinem Beispiel jetzt zeigt die Bewegungsrichtung nach oben, und das Magnetfeld meinetwegen in die Zeichenebene hinein. Dann wirkt auf die Elektronen gemäß der linken Hand die Lorentzkraft nach rechts. In den mit c bezeichneten Stücken passiert dabei gar nichts, weil die Elektronen den Leiter nicht verlassen können. Bei den Stücken b verschieben sich die Elektronen entlang des Leiters nach rechts, und durch die Ladungstrennung kommt es in beiden Stücken zu einer Induktionsspannung.
Dann kommt wieder die Überlegung, dass die Spannungen beim Umlauf entgegengesetzt gerichtet sind und den gleichen Betrag haben, so dass die resultierende Spannung Null ist.

War das jetzt vielleicht eindeutiger?

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Ricky



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Beitrag Ricky Verfasst am: 26. Jan 2009 16:27    Titel: Antworten mit Zitat

ja ok vielen dank nochmal.
ich war nur etwas verwirrt,weil wie du schon sagtest
ich habe deine erklärung auf meine aufgabe zurück geführt
(in der die bewegungsrichtung nach oben zeigt) und du auf
dein beispielt (in der die bewegungsrichtung nach rechts zeigt)
also ich habe jetzt alles verstanden bis auf das ,was das jetzt
konkret für die aufgabe bedeutet ...ist die aufgabe ,da nun kein
storm fließen kann nicht lösbar und meine rechnung isr falsch?
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 26. Jan 2009 16:35    Titel: Antworten mit Zitat

Die Aufgabe ist natürlich lösbar. Nur ist die Rechnung eben nicht korrekt, die Spannungen der Leiterstücke so einfach zu addieren. Wenn du die Richtung beachtest, musst du sie eben voneinander abziehen, und kommst damit auf eine Induktionsspannung von 0, so lange sich die Spule komplett im Magnetfeld befindet.

Was würdest du sagen? Hat das worüber wir hier gerade diskutiert haben auch Auswirkungen wenn nur noch eine Seite oder dann gar keine mehr im Magnetfeld ist?

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Beitrag Ricky Verfasst am: 26. Jan 2009 16:50    Titel: Antworten mit Zitat

ich denke nicht denn ,wenn die erste seite
draussen ist,dann stehen sich "+" & "+" und "-" & "-"
ja nicht mehr gegenüber,sodass kein strom fließen kann.

aber eins verstehe ich immer noch nicht so ganz ich habe
doch bei meiner rechnung garkeine spannungen addiert
ich habe doch nur berechnet ,dass wenn sich noch alle beide
leiterteile im feld befindet,dass die spannung dann

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

beträgt?
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 26. Jan 2009 17:07    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, aber dadurch dass du schon mit den 0,4m rechnest, setzt du stillschweigend voraus, dass du die Spannungen addieren kannst, da du ja so rechnest als wäre anstelle der beiden 0,2m langen Leiterstücke nur eins mit doppelter Länge da. Das geht aber nur, wenn bei den Leiterstücken die du so zusammenziehst wirklich identische Situationen vorliegen.

Wenn sie nicht identisch sind (da sie hier z.B. eben in Umlaufrichtung betrachtet unterschiedlich gerichtete Spannungen induziert bekommen), muss man aber eben alle Leiterstücke getrennt voneinander berechnen, und dann unter Beachtung des Vorzeichens der Spannung aufaddieren.

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Ricky



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Beitrag Ricky Verfasst am: 26. Jan 2009 17:22    Titel: Antworten mit Zitat

ok nur wie komme ich dann auf eine induzierte spannung von null?
Ricky



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Beitrag Ricky Verfasst am: 26. Jan 2009 17:56    Titel: Antworten mit Zitat

also ich habe das jetzt so verstanden,dass
ich anstelle von d = 2 * 0,2 m = 0,4m
rechnen muss d = 0,2 m - 0,2 m = 0 m
oder?

ich habe es so verstanden ,dass ich es so rechnen muss,da
sich jeweils zweimal + und - pol gegenüber stehen und ein
fluss in richtung uhrzeiger und ein fluss gegen die richtung des
uhrzeigers verlaufen will. da sich aber jeweils zweimal + und - pol
gegenüber stehen klappt das nicht und es hebt sich gegenseitig auf.
ist das richtig so oder hab ich es immer noch nicht richtig
verstanden?

vielen dank schonmal Prost
para
Moderator


Anmeldungsdatum: 02.10.2004
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Beitrag para Verfasst am: 26. Jan 2009 18:05    Titel: Antworten mit Zitat

In dem Fall ist es schon richtig, wenn man auch nur die Längen subtrahiert. Sollten sich noch die Magnetfeldstärken oder anderes unterscheiden, ist man auf der sicheren Seite wenn man erst die Spannungen summiert bzw. subtrahiert.


Hier also:
In dem Fall ist das Zusammenfassen der 100 linken Leiterstücke legitim, da für sie ja vollkommen identische Situationen vorliegen. Analog rechts:

Dann die Vorzeichen betrachten, und die gesamte induzierte Spannung errechnen:

Natürlich läuft das in dem Fall, auf das gleiche hinaus wie mit den Längen.

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Ricky



Anmeldungsdatum: 16.01.2009
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Beitrag Ricky Verfasst am: 26. Jan 2009 18:11    Titel: Antworten mit Zitat

ok vielen dank!
aber jetzt noch eine letzte frage ,wieso denn jetzt genau
subtrahieren,nur weil die ladungstrennung so verläuft,dass
sich hinterher - und + gegenüberstehen und somit kein
strom fließen kann oder wie komme ich jetzt genau
auf das vorzeichen der spannung?
Ricky



Anmeldungsdatum: 16.01.2009
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Beitrag Ricky Verfasst am: 26. Jan 2009 20:09    Titel: Antworten mit Zitat

hallöchen,
bist du noch da?
falls ja könntest du mir diese eine frage bitte noch beantworten,
weil ich morgen wieder physik habe und das dann schon nach-
gearbeitet haben muss
vielen dank! Prost
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 26. Jan 2009 21:33    Titel: Antworten mit Zitat

Das konkrete Vorzeichen der Spannung hängt davon ab, wie herum man positive Spannungen (und damit positive Ströme) definiert. Wenn man sich einmal auf einen Umlaufsinn geeinigt hat, muss man ihn nur konsequent beibehalten. Welche Richtung man nun "positiv" oder "negativ" nennt, ist dabei egal.

Das entspräche im Experiment praktisch der Frage, wie herum man das Spannungsmessgerät einbaut. ^^ (Das gleiche Phänomen hast du ja bei den Kirchhoffschen Regeln, wo man sich bei den Maschen auch erst einmal auf einen Umlaufsinn festlegen muss, und dann die Spannungen addiert.)

Entscheidend hier ist eben, dass egal was du nun positiv oder negativ nennst, die Spannungen der Leiterstücke links und rechts sind bei einem Umlauf entgegengesetzt gerichtet, also immer eine positiv, die andere negativ. Damit ist die Summe Null.

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Ricky



Anmeldungsdatum: 16.01.2009
Beiträge: 1000

Beitrag Ricky Verfasst am: 26. Jan 2009 22:00    Titel: Antworten mit Zitat

ok nochmals vielen dank!
nur warum sind die Leiterstücke links und rechts bei einem Umlauf entgegengesetzt gerichtet (also immer eine positiv, die andere negativ.Damit ist die Summe Null) ich dachte es kann garkein umlauf
stattfinden ,da sie ja gerade gleich ,also + gegenüber + und - gegenüber -,gerichtet sind?
para
Moderator


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Beiträge: 2874
Wohnort: Dresden

Beitrag para Verfasst am: 26. Jan 2009 22:05    Titel: Antworten mit Zitat

Die Elektronen "laufen nicht im Kreis" (es fließt kein Strom), aber deshalb kannst du ja trotzdem gedanklich herum gehen, und die Spannungen addieren.

Wenn es sich jetzt um Batterien handeln würde, könntest du z.B. sagen, dass du alle Spannungen von Batterien bei denen du auf deinem Weg im Kreis herum erst den Minus-Pol und dann den Plus-Pol siehst positiv zählst, und bei allen bei denen erst Plus- dann Minus-Pol kommt negativ. Dann ist die Summe die du nach einem Umlauf hast, deine resultierende Spannung.

Schaust du dir jetzt das Bild an, wo du zwei (gleiche) Batterien hast, die + an + und - an - liegen, kommst du auf diesem Weg bei einem Umlauf auf eine Spannung von Null. Da der resultierende Stromfluss von der resultierenden Spannung abhängt, fließt also kein Strom. Bei deinen beiden Leitern ist das genau das gleiche.

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Beitrag Ricky Verfasst am: 26. Jan 2009 22:12    Titel: Antworten mit Zitat

ich weiss deine bemühungen wirklich zu schätzen Prost
aber tut mir leid ich weiss immer nocht nicht wieso man
die spannungen voneinander abziehen muss und wie man
darauf kommt?
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 26. Jan 2009 22:58    Titel: Antworten mit Zitat

Okay, anderes Beispiel: Wenn du zwei Batterien in eine Taschenlampe (klassische Stabtaschenlampe) einlegst, schaltest du sie ja in Reihe (du steckst die Batterien nacheinander hinein). Warum macht man das? Weil die 1,5V einer Batterie nicht ausreichen um das Lämpchen zum Leuchten zu bringen, und man die Spannungen addieren möchte.

Wie legst du sie dann hinein? Genau, so dass sie hintereinander sind, also:
Code:
A...[-...+} [-...+}...B
Würdest du sie andersherum einlegen, also ...
Code:
A...[-...+} {+...-]...B
... würde die Lampe nicht leuchten.

Misst du im ersten Fall die Spannung zwischen den Punkten A und B, misst du die doppelte Spannung einer Batterie. Im zweiten Fall misst du gar keine Spannung.

Es macht also einen bedeutenden Unterschied, welche "Richtung" eine Spannung im Stromkreis hat.

Jetzt stellst du dir jetzt deine Leiterschleife so vor, dass links und rechts jeweils senkrecht zwei Batterien so eingebaut sind, dass z.B. die Pluspole beides Mal nach oben zeigen, und hängst irgendwo in die Leiterschleife ein Spannungsmessgerät. Das Spannungsmessgerät hat zwei Anschlüsse zwischen denen es die Spannung misst, nennen wir sie A und B. Jetzt kannst du den Stromkreis ja aber so "aufbiegen" und "drehen", dass du genau das gleiche Bild wie im zweiten Fall der falsch eingelegten Taschenlampenbatterien bekommst. Die gemessene Spannung wird also Null sein.

(Natürlich gibt es bei der Induktion keine Batterien, aber als Veranschaulichung der in beide Leiterstücke induzierten Spannungen sind sie vielleicht geeignet.)

Wenn es immer noch schwierig sein sollte, sich das vorzustellen frag' morgen mal deinen Lehrer. Es ist wirklich wichtig, das zu verstehen, und mit einer Tafel erklärt sich das sicher gleich viel leichter.

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Ricky



Anmeldungsdatum: 16.01.2009
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Beitrag Ricky Verfasst am: 27. Jan 2009 14:31    Titel: Antworten mit Zitat

ok vielen dank!
du hast dir wirklich viel mühe gemacht und die viel
zeit genommen mir alles zu erklären und ich hab es auch nun
soweit verstanden. wenn es noch schwierigkeiten gibt ,dann werde
ich mal gezielt meine lehrerin fragen,da es sicher dann verständlicher
ankommt Prost
vielen dank trotzdem nochmal Thumbs up!
Ricky



Anmeldungsdatum: 16.01.2009
Beiträge: 1000

Beitrag Ricky Verfasst am: 27. Jan 2009 15:54    Titel: Antworten mit Zitat

ich hab nur nochmal eine frage außerhald der reihe ...
und zwar,wenn ich z.B. ein magneten an einem stromkabel
vorbei bewege wird ja eine spannung induziert wie man mit
einem spannungsmessgerät nachweisen kann.
ich habe nur mal eine frage an welchem objekt wird jeweils
diese spannung induziert, an dem objekt welches bewegt wird
oder an dem anderen objekt?

auch z.B. bei dem phänomen der wirbelstrombremse.
wenn ich ein kugelförmigen magneten durch ein alurohr
fallen lasse, dann fälllt der magnet ja erheblich langsamer
es wird anscheinend auch hier eine spanung induziert,da
dieses experiment unter der rubrik der induktionsspannung
fällt.
aber wo wird hier spannung induziert?
vielen dank nochmal Prost
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