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Simon4
Anmeldungsdatum: 18.06.2006
Beiträge: 139
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 Simon4 Verfasst am: 24. Jun 2009 14:41 Titel: Zusammenhang Induktionsgesetz und Lorentzkraft |
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Hallo!
Ich schaue mir im Zusammenhang mit der Feldtheorie gerade das Induktionsgesetz an und habe dazu Teile des entsprechenden wiki-Eintrages gelesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_Induktion.
Dort steht in der Einführung
| Zitat: | | Zwei verschiedene Betrachtungsweisen der Induktion sind üblich: Die erste erklärt die Induktion mit Hilfe der Lorentzkraft und der Kraftwirkung auf bewegte elektrische Ladungsträger wie Elektronen. In bestimmten Situationen, wie bei magnetischen Schirmen oder der Unipolarinduktion, kann diese Vorstellung allerdings mit Problemen im Verständnis verbunden sein. Das zweite übliche Modell bedient sich Methoden aus der Feldtheorie und erklärt den Induktionsvorgang mit Hilfe der Änderung von magnetischen Flüssen und den damit verknüpften magnetischen Flussdichten. |
Danach werden unten einige Beispiele beschrieben, so zum Beispiel die geschlossene Leiterschleife im Magnetfeld (mit Hilfe des Induktionsgesetz von Faraday, d.h. Feldtheorie; hier ist die Ursache des induzierten Stromes / der induzierten Spannung die Änderung des magnetischen Flusses) und eines bewegten Leiters im Magnetfeld (hier wird die induzierte Spannung mit der Lorentzkraft auf die bewegten freien Ladungsträger erklärt).
Nun ist oben von zwei verschiedenen "Betrachtungsweisen" die Rede. Sind dies nicht zwei grundsätzlich verschiedene Phänomene (d.h. falls man z.B. eine Leiterschleife durch ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld bewegen würde, "überlagern" sich dann die Effekte der Flussänderung und der Lorentzkraft)? Oder haben sie doch einen Zusammenhang?
Hoffe die Frage ist verständlich. Sonst einfach nachfragen. Danke! |
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wishmoep
Anmeldungsdatum: 07.09.2008
Beiträge: 1342
Wohnort: Düren, NRW
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| wishmoep Verfasst am: 24. Jun 2009 15:26 Titel: |
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Das Auftreten der Lorentzkraft ist für eine Spannungsinduktion notwendig, also die "tiefere" Ebene.
Mit dem Induktionsgesetz lässt sich das alles einfach einfacher in Zahlen und Formeln ausdrücken.
Wir sagen ja auch: Hall-Effekt und warum tritt der auf? Weil die Lorentzkraft wirkt. Ist im Prinzip das gleiche.
Ma muss ja auch für die Induktion irgendeinen Grund finden, du kannst nicht nur sagen "Flußänderung" - ja und jetzt? Erklärt das, warum das auftritt? |
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Simon4
Anmeldungsdatum: 18.06.2006
Beiträge: 139
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| Simon4 Verfasst am: 24. Jun 2009 16:05 Titel: |
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Gegenfrage: Wie würdest Du mit Hilfe der Lorentzkraft den induzierten Strom erklären, welcher ensteht, wenn man die Fläche einer geschlossenen Leiterschleife im konstanten Magnetfeld verkleinert (sie also irgendwie zusammenzieht oder ähnliches)? |
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wishmoep
Anmeldungsdatum: 07.09.2008
Beiträge: 1342
Wohnort: Düren, NRW
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| wishmoep Verfasst am: 24. Jun 2009 16:54 Titel: |
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Du bewegst ja im Prinzip die Elektronen, die im Leitungsband sitzen von Punkt A nach Punkt B, geschieht das ganze in einem Magnetfeld hast du auf Grund der Geschwindigkeit mit der du die Elektronen bewegst und des Magnetfeldes eine Kraft, die auftritt.
Du bewegst ja zwei gegenüberliegende Seiten aufeinander zu.
Hat man keine Bewegung mehr, gibts auch keine Lorentzkraft mehr - genauso beim Induktionsgesetz, wenn sich nichts mehr ändert, kommt auch nichts bei rum. |
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Simon4
Anmeldungsdatum: 18.06.2006
Beiträge: 139
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| Simon4 Verfasst am: 28. Jun 2009 14:51 Titel: |
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Also ist mit "Änderung der Fläche" eigentlich implizit das bewegen der freien Ladungsträger in der geschlossenen Schleife enthalten um die Fläche tatsächlich zu ändern?
Folgende Situation ist mir auch nicht ganz klar: Angenommen man zieht eine geschlossene Schleife durch ein konstantes Magnetfeld. Die Schleife befindet sich vollständig im Magnetfeld. Nach dem Induktionsgesetz verändert sich hier weder das B-Feld, noch die Fläche. Doch würden die freien Ladungsträger hier durch die Lorentzkraft nicht in den einen Teil der Schleife gedrückt werden und somit eine Spannung entstehen? Was überlege ich falsch? |
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Matze0815
Gast
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| Matze0815 Verfasst am: 28. Jun 2009 15:33 Titel: |
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| Simon4 hat Folgendes geschrieben: |
..
Folgende Situation ist mir auch nicht ganz klar: Angenommen man zieht eine geschlossene Schleife durch ein konstantes Magnetfeld. Die Schleife befindet sich vollständig im Magnetfeld. Nach dem Induktionsgesetz verändert sich hier weder das B-Feld, noch die Fläche. Doch würden die freien Ladungsträger hier durch die Lorentzkraft nicht in den einen Teil der Schleife gedrückt werden und somit eine Spannung entstehen? Was überlege ich falsch? |
Tschja, damit schließt sich der Kreis  . Das ist doch der Hall-Effekt |
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Simon4
Anmeldungsdatum: 18.06.2006
Beiträge: 139
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| Simon4 Verfasst am: 28. Jun 2009 16:15 Titel: |
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Und der Hall-Effekt ist im Induktionsgesetz nicht enthalten? |
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lambda
Anmeldungsdatum: 27.11.2007
Beiträge: 33
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| lambda Verfasst am: 28. Jun 2009 18:23 Titel: Re: Zusammenhang Induktionsgesetz und Lorentzkraft |
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| Simon4 hat Folgendes geschrieben: |
Sind dies nicht zwei grundsätzlich verschiedene Phänomene?
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Vollkommen falsch. Beide "Phänomene" folgen aus dem anderen. Das kann man ganz einfach am Faraday-Gesetz sehen.
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Gruß lambda
"Auch ein Dummkopf pflegt manchmal nachzudenken; aber immer erst nach der Dummheit"
Rousseau |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 28. Jun 2009 18:29 Titel: |
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| Simon4 hat Folgendes geschrieben: | ...
Doch würden die freien Ladungsträger hier durch die Lorentzkraft nicht in den einen Teil der Schleife gedrückt werden und somit eine Spannung entstehen?
... |
Kurze Anmerkung:
Der Vorgang ist äquivalent zu einer Schleife, die in einem elektrischen Feld ruht, welches senkrecht zu B und v liegt. Es kommt zu einer Ladungstrennung durch Influenz, aber zu keiner Spannung.
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Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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Simon4
Anmeldungsdatum: 18.06.2006
Beiträge: 139
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| Simon4 Verfasst am: 28. Jun 2009 22:28 Titel: Re: Zusammenhang Induktionsgesetz und Lorentzkraft |
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| lambda hat Folgendes geschrieben: | | Vollkommen falsch. Beide "Phänomene" folgen aus dem anderen. Das kann man ganz einfach am Faraday-Gesetz sehen. |
Könntest du das vielleicht erläutern? Ganz so "einfach" sehe ich das leider nicht.
@schnudl: Falls es in einem Leiter zu einer Ladungstrennung kommt, warum dann nicht zu einer Spannung? Falls man den Leiter nicht mehr bewegen würde, bzw. im Fall der Influenz das E-Feld abschalten könnte, würde dann nicht ein Strom fliessen und damit auch eine Spannung abfallen? |
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wishmoep
Anmeldungsdatum: 07.09.2008
Beiträge: 1342
Wohnort: Düren, NRW
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| wishmoep Verfasst am: 29. Jun 2009 00:02 Titel: |
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Es kommt darauf an, zwischen welchen zwei Punkten du die Spannung misst.
Bezeichnen wir einen von Nord nach Süd verlaufenen Draht eben mit diesen himmelsrichtungen.
Wenn du jetzt eine Ladungstrennung nach Ost und West hast, also im Westen negative Ladung und im Osten positive Ladung.
Dann misst du zwischen Nord und Süd keine Spannung. Zwischen Ost und West aber! |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
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| schnudl Verfasst am: 29. Jun 2009 07:22 Titel: |
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@wishmoep:
Wenn du einen Leiterstab (das gleiche gilt auch für einen Ring) in einem elektrischen Feld platzierst, welches entlang des Leiters ausgerichtet ist, so wirst du beim Anlegen eines Spannungsmessgerätes keine Spannung messen können. Eine Spannung bedeutet Potenzialdifferenz und das wiederum Stromfluss, wenn du die beiden Enden des Drahtes mit einem Widerstand verbindest. Es wird daher thermische Leistung abgegeben.
Woher soll diese Energie aber kommen? Wenn das elektrische Feld z.B. durch einen Plattenkondensator mit isolierten Platten erzeugt wird, so bleiben diese geladen und das E-Feld dazwischen kann sich nicht ändern. Jede Leistung die der Stromfluss im Widerstand abgibt kann aber nur aus dem Feld kommen, welches somit schwächer werden müsste. Also liegt hier ein Widerspruch vor...
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Simon4
Anmeldungsdatum: 18.06.2006
Beiträge: 139
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| Simon4 Verfasst am: 01. Jul 2009 10:49 Titel: |
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Hm diese Begründung leuchtet mir zwar ein, doch wie kommt es dann überhaupt zur Trennung der Ladungen? Normalerweise wird der Stab einen Widerstand ungleich Null haben und es braucht demzufolge auch schon Energie um die Elektronen in den einen Teil des Stabes zu bewegen. |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 01. Jul 2009 13:27 Titel: |
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Diese einmalige Energie muss aufgebracht werden entweder
* beim mechanischen Einbringen des Stabes als mechanische Energie
* beim Einschalten des elektrischen Feldes als elektrische Energie.
Anders geht es nicht 
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Simon4
Anmeldungsdatum: 18.06.2006
Beiträge: 139
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| Simon4 Verfasst am: 01. Jul 2009 16:21 Titel: |
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Also würde ein sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegender Stab, welcher in ein E-Feld eintritt dadurch abgebremst werden? |
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