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Kräfte bei Induktion
 
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physik20113
Gast





Beitrag physik20113 Verfasst am: 14. März 2011 20:16    Titel: Kräfte bei Induktion Antworten mit Zitat

hi,

am Mittwoch werde ich eine Physikarbeit über Induktion schreiben und hätte da noch eine Frage Augenzwinkern :

Ich versteh nicht ganz, was es mit der Kraft auf sich hat.
Angenommen wir haben einen Drahtrahmen, der an ein Gerät angeschlossen ist (z.B. Glühbirne) Sobald sie in das Magnetfeld eintritt wirkt auf sie die Lorentzkraft ; entgegen ihrer Fließrichtung? Theoretisch müsste die Spule doch, z.B. im freien Fall, abgebremst werden!?
Macht es einen Unterschied, wenn der Drahtrahmen an kein Gerät angeschlossen ist? grübelnd
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 15. März 2011 11:36    Titel: Antworten mit Zitat

physik20113 hat Folgendes geschrieben:
Macht es einen Unterschied, wenn der Drahtrahmen an kein Gerät angeschlossen ist?


Was ist mit "an kein Gerät angeschlossen" gemeint? Ist der Drahtrahmen offen oder kurzgeschlossen? Im ersten Fall kann im Drahtrahmen kein Strom fließen, damit wirkt auch keine bremsende Lorentzkraft, der Rahmen fällt unter dem Einfluss der Fallbeschleunigung g, die Geschwindigkeit wächst also linear mit der Zeit.

Im zweiten Fall ist der Widerstand geringer als mit angeschlossenem Gerät, der Strom größer und damit die Lorentzkraft als Bremskraft größer. Die theoretisch erreichbare Endgeschwindigkeit des Rahmens (die allerdings theoretisch erst nach unendlich langer Zeit erreicht wird) demzufolge geringer.

Die theoretisch erreichbare Endgeschwindigkeit ergibt sich aus dem Kräftegleichgewicht von Gewichtskraft und Lorentzkraft:

mit und



Dabei ist die Länge des Rahmenteils, der die Magnetfeldlinien senkrecht schneidet. Wie man sieht, ist die theoretisch erreichbare Endgeschwindigkeit direkt proportional dem Widerstand des Drahtrahmens (plus angeschlossenem Gerät).

Ist der Rahmen offen, d.h. , geht die theoretisch erreichbare Endgeschwindigkeit , wie das beim freien Fall unter idealisierten Umständen (keine Reibung) auch zu erwarten ist.

Ist der Rahmen dagegen kurzgeschlossen, d.h. minimaler Widerstand, ist die theoretisch erreichbare Endgeschwindigkeit minimal.

Tatsächlich wird der Bewegungsvorgang durch die aus dem Kräftegleichgewicht von Gewichtskraft, Lorentzkraft und Trägheitskraft ermittelte Differentialgleichung beschrieben:



mit



mit der Zeitkonstanten

Wie man sieht, kann die Endgeschwindigkeit erst nach unendlich langer Zeit erreicht werden. Das würde aber ein unendlich ausgedehntes Magnetfeld sowie eine unendlich große Leiterschleife erfordern. Deshalb kann auch immer nur von der theoretisch erreichbaren Endgeschwindigkeit gesprochen werden.
physik20113
Gast





Beitrag physik20113 Verfasst am: 15. März 2011 17:27    Titel: Antworten mit Zitat

ok super,
danke für die ausführliche Antwort. smile
Ich denke, dass ich das nicht alles in der Arbeit brauche aber Hab's jetzt immerhin im Großen und Ganzen verstanden. Augenzwinkern
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