Induktion und Wechselstrom

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Hi,

habe folgende Aufgabe bei der ich nicht weiter komme.

a) In einer 0,25m langen Spule mit 100 Windungen und einem erreger Strom von I=2A rotiert ein quadratischer Drahtrahmen mit 50 Windungen und 0,05m Seitenlänge 10-mal in der Sekunde um eine Flächenachse.
Stellen Sie die Gleichung U(t) der induzierten Spannung auf.
b) Der rahmen ruht senkrecht zu den B-Feldlinien; I_{eff} steigt nach I_{eff}=(0,1As^{-1}t an. Wie lautet jetzt U(t)?
c) Wie lautet U(t), wenn Rotation a) und B-Felderhöhung b) zugleich stattfinden und bei t=0 der Rahmen senkrecht zum Feld steht?
d) Der Drahtrahmen setze sich mit der Freuquenz f=0,10s^{-2}t aus der Ruhe in Bewegung und dreht immer schneller. Wie groß ist U(t), wenn I_{err}=2,0A konstant bleibt?

Ich habe keine Ahnung, auch keine Formeln vorliegen, könnte mir da jemand weiterhelfen?

SchroedingersKatze · Anmeldungsdatum: 06.09.2010 Beiträge: 64

Als erstes musst du die magnetische Flussdichte der Spule ausrechnen.
Hier versteckt sich die Formel:
http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetische_Flussdichte

Für den Anschluss denke ich grad zu kompliziert... Aber da hast du schon mal was zu arbeiten ^^

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

a)

Würde das so gehen?

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Was soll das denn jetzt mit der Leistung zu tun haben? Wer sagt denn, dass in dem Drahtrahmen ein Strom fließt? Es soll doch lediglich die induzierte Spannung bestimmt werden. Also geht es ausschließlich um die Anwendung des Induktionsgesetzes.

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Ok, hast du recht, steht ja auch nicht in der Aufgabenstellung, aber so könnte man doch die Leistung bestimmen, oder net?

eva1 · Anmeldungsdatum: 06.10.2010 Beiträge: 532

Nixda · Anmeldungsdatum: 26.11.2010 Beiträge: 49

Zu a)

Wie groß ist das erzeugte B-Feld der hier verwendeten Spule (statisch)?
Wie groß ist die durchsetzte Flaeche des Drahtrahmens (statisch)?

Ausrechnen.

Jetzt überleg dir, dass nur die senkrechten Komponenten von B-Feld mit durchsetzter Flaeche einen Anteil zur induzierten Spannung eintragen. D.h. wie musst du durchsetzte Flaeche oder B-Feld abaendern damit du jeweils nur die senkrechten Komponenten erhaelst?

Tip: Ob nun Drahtrahmen oder Spule sich drehen spielt keine Rolle.

Es gilt:

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

@eva1
Du hast natürlich recht. Ich hätte die Aufgabenstellung besser lesen sollen, war stattdessen von einem eindrähtigen Rahmen ausgegangen.

Was das Minuszeichen angeht, so ist es eine Unsitte in Schule und Hochschule, dieses Minus immer und unter allen Umständen mit dazuzuschreiben, ohne in einer Skizze einen entsprechenden Spannungspfeil einzutragen und dazuzusagen, ob es sich dabei um eine elektromotorische Kraft (EMK), also um eine Erzeugerspannung handelt, deren Pfeil aus dem Erzeugerzählpfeilsystem stammt und dem Verbraucherspannungspfeil genau entgegengerichtet ist, oder ob damit eine Verbraucherspannung gemeint ist, deren Pfeil an einer Quelle im Schaltbild immer gegen die Stromrichtung eingetragen wird.

Im vorliegenden Fall wäre zu fragen, was Du mit "Gegenspannung" meinst. Welcher Spannung ist die induzierte Spannung im vorliegenden Fall denn entgegengerichtet?

Entscheidend ist, dass das Induktionsgesetz mit Minuszeichen versehen wird, wenn man den Pfeil für die induzierte Spannung, die ja eine Umlaufspannung ist (der also ein elektrisches Wirbelfeld und kein Potentialfeld zugrundeliegt), rechtswendig dem Fluss zuordnet und dazusagt, dass es sich um eine EMK handelt. Wenn man den Pfeil für die induzierte Spannung (EMK) von Vornherein linkswendig dem Fluss zuordnet, dann steht im Induktionsgesetz ein Pluszeichen. Das endgültige Vorzeichen ergibt sich dann aus dem Vorzeichen der Flussänderung. Und das Vorzeichen der an den Klemmen der Induktionsspule messbaren Verbraucherspannung ergibt sich dann je nach vorgegebener Pfeilrichtung aus dem Maschensatz: (Summe aller) Verbraucherspannung(en) = (Summe aller) Erzeugerspannung(en).