Elektrischer Champagner-Rührer (Induktion, Lorentzkraft)

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

Hallo alle zusammen,
ich habe mal wieder ein paar problemchen und zwar
handelt es sich dabei mal wieder um physikaufgaben.
ich habe heute folgende zwei aufgaben,bekommen,die
ich bis dienstag durchgearbeitet haben muss.
ich hab allerdings keine ahnung,was dort von mir
verlangt wird.
kann mir jemand von euch vielleicht dabei helfen?
(ich habe die aufgaben angehängt)
vielen lieben dank schonmal im vorraus!

und die zweite aufgabe ist folgende...

(abgespalten von diesem Thread mit der ersten Aufgabe)

stereo · Anmeldungsdatum: 27.10.2008 Beiträge: 402

Was weißt du denn über die UVW-Regel und über B-Felder?

Vielleicht hilft dir das:

http://www.elsenbruch.info/ph12_b-feld_leiter.htm

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

tut mir leid aber das hilft mir auch nicht...
daran kann man ja nicht irgendwie die funktionsweise
festmachen...

stereo · Anmeldungsdatum: 27.10.2008 Beiträge: 402

Eigentlich hilft das schon smile

Naja ok - betrachte doch einmal die Draufsicht. Kannst du mir sagen was zu sehen ist und was dort passieren wird.

Tip: Man hat ein B-Feld und ein inhomogenes elektr. Feld.

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

bei der draufsich ist ja zunächst das sektglas als äußester
kreis dargestellt. dann die platinelektronen gekennzeichnet als
äußere und innere elektrode.
und die scheibenmagneten sind als kreuze dargestellt,
also als magnetfeld welches in die glasebene hinein zeigt....

stereo · Anmeldungsdatum: 27.10.2008 Beiträge: 402

So, kannst du etwas über die Richtung der beiden Felder aussagen?

Schau nochmal nach was die UVW Regel ist, dann kannst du auch eine Aussage über die Wirkung treffen.

Ursache: E-Feld
Vermittlung: B-Feld

Du suchst nun die Wirkung, genauer die Richtung der Kraftwirkung. Wie heißt diese Kraft?

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

die kraft ist doch die lorentzkraft...
aber wie soll die UVW regel funktionieren?
also zeigefinger in die glasebene hinein
aber der daumen?...

stereo · Anmeldungsdatum: 27.10.2008 Beiträge: 402

Ach das ist so wischi waschi smile

Schau dir doch bitte nochmal die UVW Regel an (google liefert hier viele Seiten). Wenn du konkrete Fragen hast, beantworte ich sie dir gerne - aber ich diktier dir nicht alles.

Das wesentliche hab ich dir aufgeschrieben.

Die Ursache ist das E-Feld (genauer: Bewegung des Elektrons), die Vermittlung das B-Feld

Finde heraus in welche Richtung diese wirke und dann findest du auch mit der UVW Regel heraus was die Lorentzkraft macht.

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

ja also am akkumulator wandern die elektronen doch von - zum + pol.
und das magnetfeld verläuft in die glasebene.
dann müsste die lorentzkraft die elektronen (bei der draufsicht) dich immer zum kreismittelpunkt ablenken,oder?

stereo · Anmeldungsdatum: 27.10.2008 Beiträge: 402

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

ach ich meinte die lorentzkraft müsste doch somit
nach unten wirken,oder?

stereo · Anmeldungsdatum: 27.10.2008 Beiträge: 402

Beachte dass das Feld inhomogen ist, somit ändert sich auch an jedem Punkt die Ursache (Du hast richtig erkannt dass das Elektron von + nach - wandert).

Sag mir doch mal bitte an welchem Punkt die Lorentzkraft nach unten wirkt (ich hoffe du meinst nach unten und nicht in die Bildebene hinein smile

)

Kommst du jetzt schon selber drauf wie der Champagner rotiert?

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

ich sagte ,dass die elektronen von - nach + wandern also
die physikalische richtung,aber das ist doch auch richtig oder?
die lorentzkraft wirkt bei der äußeren elektrode nach unten?
ich meine wirklich nach unten und nicht in die blattebene hinein. Prost

stereo · Anmeldungsdatum: 27.10.2008 Beiträge: 402

Natürlich von - nach + smile

Wie meinst du denn das mit den äußeren Elektronen?

Also die linke Hand Regel sagt:

Ursache: E - Feld (Daumen)
Vermittlung: B-Feld (Zeigefinger)

Wirkung: Lorentzkraft (Mittelfinger)

Alle 3 stehen senkrecht aufeinander. Deswegen ist nicht der Radius von der Richtung der Elektronen abhängig sonder der Winkel.

Kannst du jetzt die Aufgabe lösen? Ich muss erstmal weg, wenn jemand so freundlich wäre den letzten Schritt zu übernehmen.

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

danke

aber tut mir leid ich steh immer noch aufm schlauch

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

also dann müsste doch eigentlich mit hilfe der linken-
hand-regel gelten:

daumen nach rechts,
zeigfinger nach unten
und mittelfinger aus der zeichenebene hinaus.

bezogen auf die "Darufsicht" bedeutet das doch ,dass
die lorentzkraft nach unten wirkt,oder?

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

wie soll eigentlich die funktionsweise
sein?

stereo · Anmeldungsdatum: 27.10.2008 Beiträge: 402

Na die Elektronen fließen immer von der Außenschale zum Mittelpunkt.

Das B-Feld zeigt immer in die Ebene hinein und somit wird die Lorentzkraft an fast jeden Punkt unterschiedlich. Dadurch entsteht die Rotation von den Champagner.

Gehen wir vom Mittelpunkt genau nach links, da fließen die Elektronen von links nach rechts, das B-Feld zeigt ins Feld hinein und die Lorentkraft wirkt nach unten.

Gehen wir nun vom Mittelpunkt nach rechts, fließen die Elektronen von rechts nach links, das B-Feld zeigt immernoch in die Ebene hinein, aber die Lorentzkraft wirkt jetzt nach oben.

Also rotiert der Champagner gegen den Uhrzeigersinn.

Bist du jetzt dem Problem Herr geworden? smile

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

ja ok vielen dank!
ich hab nur nochmal eine frage,
woher weisst du ,dass die elektronen
immer zum mittelpunkt wandern?
etwa weil sich dort die positive elektrode
befindet und die elektronen von den äußeren negativen
elektrode somit angezogen werden?

mit dieser beschreibung , kann dann
ich doch dann auch die funktionsweise erklären,oder?
vielen dank Prost

stereo · Anmeldungsdatum: 27.10.2008 Beiträge: 402

Na du hattest doch selber gesagt dass die Elektronen immer vom Elektronenüberfluss (-) zum Elektronenmangel (+) wandern.

Jetzt siehst du ja wie Anode und Katode beschaffen sind, ich sagte ja auch anfangs dass es ein inhomogenes Feld ist.

Ja die Funktionsweise musst du erklären, damit du dann eine Aussage über die Rotationsrichtung machst.

Also dass was hier im Thread steht nochmal bisschen ausformulieren und fertig bist du smile

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

ja aber dazu hab ich nochmal kurz ne frage und zwar
was bedeutet es jetzt genau ,dass das
E-Feld inhomogen ist?

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

also ich versuche das jetzt mit der funktionsweise mal
auf die reihe zu bekommen.

Wenn der Strom durch den Akkumulator eingeschaltet
wird wandern die Elektronen von der Kathode zur Anode.
Durch den Stromfluss wirkt auf die frei beweglichen Elektronen
in den Platinelektroden die Lorentzkraft. Da diese unterschiedlich wirkt werden die frei beweglichen Elektronen in verschiedene Richtung
abgelenkt und der Champagner wird zum rotieren gebracht.

Betrachtet man nun die "Draufsich" stellt man fest, dass die
Lorentzkraft unterschiedlich wirkt. So stellt man z.B. am
linken Kreisrand der äußeren Elektrode fest, dass die Elektronen
zum Kreismittelpunkt (also zur inneren Elektrode, der Anode) wandern.
Da das B-Feld in die Glasebene gerichtet ist, erhält man eine
nach unten gerichtete Lorentzkraft. Betrachtet man hingegen nun
den rechten Rand der äußeren Elektrode stellt man fest, dass die Elektronen wieder zum Kreismittelpunkt fließen, da diese ja wieder von der Anode angezogen werden. Da das B-Feld sich ja nicht verändert, zeigt es auch wieder in die Glasebene hinein. Hier erhält man also
mit Hilfe der Linken-Hand-Regel eine nach oben gerichtete Lorentzkraft.
Somit entsteht ein Elektronenfluss, welcher gegen den Uhrzeigersinn verläuft.

ist das jetzt alles so richtig?
vielen dank Prost

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

ist das nun so richtig?
und was bedeutet es genau ,dass
das E-Feld inhomogen ist?

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

wird nicht der Strom im Champagner abgelenkt? Du sprichst von Elektronen, ich würde sagen das sind Carbonationen, etc...

Dann geht der Strom radial durch den Schampus und die Lorentzkraft is tangential - oder sieht das jemand anders?

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

@ shnudl und was heißt das jetzt genau?
ist meine erklärung falsch? und das ,was mit stereo bisher erklärt hat auch ?

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

nein, das hab ich nicht gesagt.
ich war mir nur nicht im klaren, ob du begriffen hast, wo hier ein strom fliesst.

Zeichne mal den Strom in die Draufsicht des Originalbildes ein!

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

ich denke,dass der strom so fließt:

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Ein Strom fliesst immer von + nach - . Wieo ist das bei dir umgekehrt?

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

wir benutzen in der schule immer die physikalische stromrichtung.
das ist doch dann auch richtig ,oder?

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

naja, du musst nur aufpassen wenn du die Dreifingerregel anwendest.
Ich mische mich nun aber nicht mehr ein, da zu viele Köche den Brei verderben.

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

ja aber ich bin doch immer froh ,wenn du dich auch
einmischt ,schließlich hast du mir schon so manches mal geholfen Prost

ja also wenn ich die physikalische stromrichtung verwende,dann
verwende ich die linke-hand-regel.
und damit stimmt das doch nun ,oder?
und wie sieht das nun mit meiner zusammenfassung aus zu
aufgabe a und b ist das nun so ok ?

hier nochmal :

a) Wenn der Strom durch den Akkumulator eingeschaltet
wird wandern die Elektronen von der Kathode zur Anode.
Durch den Stromfluss wirkt auf die frei beweglichen Elektronen
in den Platinelektroden die Lorentzkraft. Da diese unterschiedlich wirkt werden die frei beweglichen Elektronen in verschiedene Richtung
abgelenkt und der Champagner wird zum rotieren gebracht.

b) Betrachtet man nun die "Draufsich" stellt man fest, dass die
Lorentzkraft unterschiedlich wirkt. So stellt man z.B. am
linken Kreisrand der äußeren Elektrode fest, dass die Elektronen
zum Kreismittelpunkt (also zur inneren Elektrode, der Anode) wandern.
Da das B-Feld in die Glasebene gerichtet ist, erhält man eine
nach unten gerichtete Lorentzkraft. Betrachtet man hingegen nun
den rechten Rand der äußeren Elektrode stellt man fest, dass die Elektronen wieder zum Kreismittelpunkt fließen, da diese ja wieder von der Anode angezogen werden. Da das B-Feld sich ja nicht verändert, zeigt es auch wieder in die Glasebene hinein. Hier erhält man also
mit Hilfe der Linken-Hand-Regel eine nach oben gerichtete Lorentzkraft.
Somit entsteht ein Elektronenfluss, welcher gegen den Uhrzeigersinn verläuft.

ist das so richtig?

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Die Lorentzkraft wirkt in erster Linie auf die Ladungsträger im Sekt. Das sind Ionen, welche auch immer.

Daher ergibt sich ein Stromfluss von der inneren zur äusseren Elektrode. Auf den Strom im Sekt wirkt nun eine Lorentzkraft, die zu einer Rotation führt.

Wie bestimmt man die Richtung dieser Kraft, wenn die Stromrichtung und die Richtung des Feldes gegeben sind?

Das ist ja nicht so schwer...

Mit der Richtung der von dir eingezeichneten Kraft bin ich übrigens einverstanden. Ich hoffe du kommst nicht bloss zufällig drauf...

Was im Bild nicht ganz stimmt, ist, dass du von den Elektronen im Metall ausgehst und deren Kraft einzeichnest. Wie kann eine Kraft auf ein Elektron in der Elektrode den Sekt in Rotation bringen? Die Kraft wirkt auf die Ionen im Sekt.

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

ja ok.
aber du schreibst ,dass die elektronen von der inneren
elektrode zur äußeren wandern. das würde aber wieder
heißen, dass der stromfluß von + nach - ist. aber wir benutzen
ja die physikalische stromrichtung ,also muss ich doch davon
ausgehen,dass die elektronen von - nach + wandern,oder wäre
das falsch?

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

und dann noch eine frage wie kommt,der stromfluß im sekt
denn überhaupt zustande,denn wenn der strom über
den akkumulator eingeschaltet wird,dann fließt der strom
doch zunächst ersteinmal durch die elektroden..?

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

vielen lieben dank zunächst einmal.
aber ich denke ,nicht das ich mit hilfe deiner formeln
argumentieren kann ,da wir davon noch nie ansatzweise
etwas gemacht haben.

ich würde nun folgendermaßen die funktionsweise erklären:

a) Wenn der Strom durch den Akkumulator eingeschaltet
wird wandern die Elektronen von der Kathode zur Anode.
Da der Stromkreis nur über den Sekt geschlossen wird
wirkt auf die frei beweglichen Elektronen im Sekt die Lorentzkraft.
Da diese unterschiedlich wirkt werden die frei beweglichen Elektronen in verschiedene Richtung abgelenkt und der Champagner wird zum rotieren gebracht.

b) Betrachtet man nun die "Draufsich" stellt man fest, dass die
Lorentzkraft unterschiedlich wirkt. So stellt man z.B. am
linken Kreisrand der äußeren Elektrode fest, dass die Elektronen
zum Kreismittelpunkt (also zur inneren Elektrode, der Anode) wandern.
Da das B-Feld in die Glasebene gerichtet ist, erhält man eine
nach unten gerichtete Lorentzkraft. Betrachtet man hingegen nun
den rechten Rand der äußeren Elektrode stellt man fest, dass die Elektronen wieder zum Kreismittelpunkt fließen, da diese ja wieder von der Anode angezogen werden. Da das B-Feld sich ja nicht verändert, zeigt es auch wieder in die Glasebene hinein. Hier erhält man also
mit Hilfe der Linken-Hand-Regel eine nach oben gerichtete Lorentzkraft.
Somit entsteht ein Elektronenfluss, welcher gegen den Uhrzeigersinn verläuft.

ist das so nun richtig oder nicht?
vielen dank Prost

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

das seht gut aus, nur sind im Sekt sicher keine freien Elektronen als Ladungsträger...

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

aber dann verstehe ich garnicht,wie sie uns
so eine aufgabe geben kann, denn über ionen
oder sonstiges haben wir noch nicht gesprochen.
aber wenn es keine freibeweglichen elektronen sind
dann kann doch auch keine lorentzkraft wirken ,oder?

Ricky · Anmeldungsdatum: 16.01.2009 Beiträge: 1000

hallo noch jemand da? Hilfe

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Die Lorentzkraft wirkt auf alle Formen von Ladung, also auch auf Ionen.

Ich kann mir nicht vorstellen, dass du noch nie was von Ionen gehört hast (Chemie, etc.) wenn du bereits über Magnetismus lernst.