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nevermind
Anmeldungsdatum: 26.09.2011
Beiträge: 10
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 nevermind Verfasst am: 28. Sep 2011 10:53 Titel: Stromrichtung in Spule + Leiterschleife |
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Meine Frage:
Hallo,
ich habe eine Skizze von einer Spule angefügt:
http://imageshack.us/photo/my-images/233/27092011150635seite1.jpg/
Ich möchte gerne wissen, in welche Richtung sich die Elektronen effektiv bewegen. Einmal führen sie ja eine Bewegung entlang einer einzelnen Windung (horizontal) aus, und einmal Bewegen sie sich dabei ja in der Summe aufwärts (vertikal). Welche Bewegungsrichtung ist nun aber z.B in einem Magnetfeld (Kraft auf die Spule als stromdurchflossenen Leiter) interessant? Die horizontal oder die vertikal gerichtete Bewegung?
Zweite Frage:
Wird eine rechteckige Leiterschleife senkrecht zu den Magnetfeldlinien in ein Magnetfeld eingeführt, so wird ja entsprechend der Flächenänderung eine Spannungs induziert.
Wenn die Leiterschleife aber im Magnetfeld drin ist und keine Bewegung und keine Magnetfeldänderung auftritt, ist die Induktionsspannung = 0, richtig?
Aber wenn ich jetzt eine Spannung an die Schleife anlege, wird (je nach Widerstand der Schleife) ein Strom fließen. Vektoriell gesehen hat dieser Strom ja 4 verschiedene Richtungen (je nach dem, an welchem der vier Leiterabschnitte der Rechtecksschleife er sich befindet), oder? Wenn ich jetzt die Linke-Hand-Regel einsetze (Ich beachte, dass Elektronen dem Strom entgegen fließen), wird nur auf zwei der vier Leiterschleifenstücke eine Kraft wirken, da nur bei diesen zwei die Linke-Hand-Regel greift. Wieso erfahren nicht alle vier Abschnitte eine Kraft, vektoriell gesehen stehen doch sämtliche Abschnitte der Leiterschleife senkrecht zu den Magnetfeldlinien...
Vielen Dank für die Hilfe!
nevermind
Meine Ideen:
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 28. Sep 2011 13:05 Titel: |
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| nevermind hat Folgendes geschrieben: | | Ich möchte gerne wissen, in welche Richtung sich die Elektronen effektiv bewegen. Einmal führen sie ja eine Bewegung entlang einer einzelnen Windung (horizontal) aus, und einmal Bewegen sie sich dabei ja in der Summe aufwärts (vertikal). Welche Bewegungsrichtung ist nun aber z.B in einem Magnetfeld (Kraft auf die Spule als stromdurchflossenen Leiter) interessant? Die horizontal oder die vertikal gerichtete Bewegung? |
Prinzipiell wird auf jeden bewegten Ladungsträger im Magnetfeld eine Kraft ausgeübt, sofern Geschwindigkeits- und Feldvektor nicht gleiche oder entgegengesetzt gleiche Richtung haben. Nun kommt es auf die Verteilung des Magnetfeldes an, ob sich Kräfte aufheben oder nicht. Ist das Magnetfeld homogen, so heben sich die Krafkomponeten auf die horizontale Bewegungsrichtung gegenseitig auf, und es ist nur die vertikale Bewegungsrichtung maßgebend. Im inhomogenen Magnetfeld ist das anders, wie man leicht am einfachen Beispiel einer Leiterschleife nachweisen kann (s.unten).
| nevermind hat Folgendes geschrieben: | Wird eine rechteckige Leiterschleife senkrecht zu den Magnetfeldlinien in ein Magnetfeld eingeführt, so wird ja entsprechend der Flächenänderung eine Spannungs induziert.
Wenn die Leiterschleife aber im Magnetfeld drin ist und keine Bewegung und keine Magnetfeldänderung auftritt, ist die Induktionsspannung = 0, richtig? |
Richtig,
| nevermind hat Folgendes geschrieben: | | Aber wenn ich jetzt eine Spannung an die Schleife anlege, wird (je nach Widerstand der Schleife) ein Strom fließen. Vektoriell gesehen hat dieser Strom ja 4 verschiedene Richtungen (je nach dem, an welchem der vier Leiterabschnitte der Rechtecksschleife er sich befindet), oder? |
Das ist nicht ganz richtig. Der Strom hat keinen vektoriellen Charakter. Was Du meinst, ist die Geschwindigkeit der bewegten Ladungsträger.
| nevermind hat Folgendes geschrieben: | | Wenn ich jetzt die Linke-Hand-Regel einsetze (Ich beachte, dass Elektronen dem Strom entgegen fließen), wird nur auf zwei der vier Leiterschleifenstücke eine Kraft wirken, da nur bei diesen zwei die Linke-Hand-Regel greift. |
Das kann man so nicht sagen. Das hängt davon ab, wie Leiterschleife und Magnetfeld zueinander ausgerichtet sind. Deine Behauptung ist richtig z.B. für folgende Konstellation. Die Leiterschleife liege in der Zeichenebene. Das Magnetfeld ist in der Zeichenebene z.B. von oben nach unten gerichtet. Dann wirkt auf die vertikal verlaufenden Leiterschleifenanteile keine Kraft, auf die horizontal verlaufenden Leiterschleifenanteile wirken Kräfte, die wegen der unterschiedlichen Stromrichtung unterschiedliche Richtung haben, nämlich auf einer Seite in die Zeichenebene hinein, auf der anderen aus der Zeichenebene heraus. Auf die Leiterschleife wirkt also ein Drehmoment.
| nevermind hat Folgendes geschrieben: | | Wieso erfahren nicht alle vier Abschnitte eine Kraft, vektoriell gesehen stehen doch sämtliche Abschnitte der Leiterschleife senkrecht zu den Magnetfeldlinien... |
Deine Bemerkung, dass alle Abschnitte der Leiterschleife senkrecht zu den Magnetfeldlinien stehen, zeigt, dass Du eine andere Anordnung als die oben beschriebene im Kopf hast. Du stellst dir offenbar eine Leiterschleife in der Zeichenebene vor, während das Magnetfeld senkrecht zur Zeichenebene verläuft. In diesem Fall wirken auf alle Leiterschleifenanteile Kräfte, die sich bei homogenem Magnetfeld gegenseitig aufheben. Die resultierende Kraft auf die Leiterschleife ist also Null. Ist das Magnetfeld dagegen inhomogen, sind die Kräfte auf die einzelnen Leiterschleifenanteile nicht mehr entgegengesetzt gleich groß, also wirkt eine resultierende Kraft auf die Leiterschleife.
Einen Sonderfall stellt die folgende Konstellation dar (Beispiel):
Rechteckige Leiterschleife in der Zeichenebene mit horizontalen und vertikalen Rechteckseiten.
Magnetfeld senkrecht zur Zeichenebene, Feldliniendichte von links nach rechts zunehmend.
Dann heben sich die Kräfte auf die horizontalen Rechteckseiten gegenseitig auf, nicht aber die auf die vertikalen Rechteckseiten. Die Kraft auf die linke Seite ist schwächer als die auf die rechte Seite, da das Magnetfeld auf der linken Seite schwächer als auf der rechten Seite ist, der Strom aber überall gleich groß. Also bleibt eine resultierende Kraft ungleich Null übrig. |
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