Aufgabe zu Leiter auf Leiterschienen

marjan · Anmeldungsdatum: 28.11.2005 Beiträge: 73

Hi!
Haben heute einen Aufgabenzettel bekommen, wo ein Leiter auf zwei von einem Magnetfeld durchsetzten Leiterschienen liegen, der frei beweglich ist.
Jetzt ist er an eine Stromquelle angeschlossen und die Aufgaben sind:

(a)warum findet eine beschleunigende bewegung statt
(b)ekläre genau, warum nach ner zeit die stärke des durch den leite fließenden stromes abnimmt
(c)begründe warum die geschwindigkeit einen bestimmten wert nicht überschreiten kann

also a is klar, wegen lorentzkraft
bei b hab ich nru den ansatz

in dem leiter werden die elektronen nach rechts vershcoben und es baut sich ein elektrisches feld auf, soweit bin ich mit meinen überlegungen gekommen. was das aber mit der änderung der Stromstärke zu tun hat, weiß ich nicht.

könnt ihr mir ein bissi helfen?

marjan

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

Du schliesst eine Spannungsquelle an, zuerst fliesst viel Strom da der Leiter ein Kurzschluss ist. Aufgrund der Lorentzkraft setzt sich das ganze in Bewegung. Durch die nunmehr vorhandene geschwindigkeit wird aber eine Gegenspannung induziert:

Ist diese dann genauso gross wie die Spannung der Stromquelle, so fliesst dann kein Strom mehr rein und die Geschwindigkeiz nimmt nicht mehr zu.

Maximale Geschwindigkeit:

Es ist das gleiche wie bei einem leerlaufenden Motor. Er braucht nur in der Anfahrtsphase viel Strom, dreht er sich auf seiner Nenndrehzahl, so dient der Strom nur mehr zur Überwindung der Reibungsverluste und wir sehr klein.

marjan · Anmeldungsdatum: 28.11.2005 Beiträge: 73

also nur mal als verständigungsfrage...durch den stab der nach rechts läuft laufen die elektronen auch nach rechts und die lorentzkraft wirkt nach unten....dadurch, dass die elektronen nach unten laufen wirkt eine lorentzkraft nach links, also in die gegenrichtung.

das mit der gegenspannung hab ich aber net so verstanden. hab da nur ne gegenkraft oder is das das gleiche? ^^

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

Magnetfeld in z_Richtung, Strom in x-Richtung, Kraft und Bewegung in y-Richtung.

F = B x I x L (in y)

Daher

v in y-Richtung

Wenn v in y Richtung und Feld in z Richtung => Spannung U = B x v x L in x-Richtung.

In x-Richtung fliesst aber auch der Strom. Die entstandene Spannung durch die Bewegung im Magnetfeld (nicht wegen der Elektronen !) versucht den Strom daher kleiner zu machen (Lenz'sche Regel).

Du hast dann eine Spannung U1 von der Spannungsversorgung und eine Spannung U2 im Leiter. Bei der Grenzgeschwindigkeit sind diese gerade gleich. Nun, Was passiert wenn man 2 gleiche Batterien antiseriell zusammenschaltet (+ mit +) und die anderen Pole (- -) kurzschliesst: Die Summe der Spannungen wird dann Null - daher fliesst kein Strom !