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Induktionsspannung berechnen
 
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Induktionsspannung
Gast





Beitrag Induktionsspannung Verfasst am: 06. Mai 2015 18:56    Titel: Induktionsspannung berechnen Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hi!
Ich stecke leider gerade in einem Physikbeispiel fest, da ich die Induktionsspannung nicht wirklich verstanden habe.

Aufgabe: (Wollte Bild hochladen aber finde nirgendwo eine Möglichkeit)

Ein Pendelkörper (Punktmasse m) schwingt an einer Drahtaufhängung im Gravitationsfeld der Erde
(Erdbeschleunigung g), wobei d die größte horizontale Auslenkung ist (d sei klein gegenüber der
Pendellänge l). Dieses Pendel ist Teil einer Induktionsschleife, die sich im Bereich eines senkrecht
dazu gerichteten Magnetfeldes befindet. Berechnen Sie die in die Schleife induzierte Spannung U(t)
unter der Annahme, dass das Pendel eine ungedämpfte freie Schwingung ausführt.



Meine Ideen:
Mein erste Ansatz war zuerst mal die Winkelgeschwindigkeit und anschließend die Ablenkung als Funktion der Zeit aufzustellen . Die zeitliche Ableitung sollte ja nun die Geschwindigkeit in x Richtung sein. Ich kenne noch die Formel , nur weiß ich nun nicht genau wie ich weiter mache.
Danke schon einmal für alle Antworten!
Faraday20



Anmeldungsdatum: 06.05.2015
Beiträge: 2

Beitrag Faraday20 Verfasst am: 06. Mai 2015 18:59    Titel: Antworten mit Zitat

Hab mich vergessen einzuloggen hier nun das Bild Hammer


Aufgabe Pendel.png
 Beschreibung:

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 Dateiname:  Aufgabe Pendel.png
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 Heruntergeladen:  198 mal

isi1



Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2902
Wohnort: München

Beitrag isi1 Verfasst am: 06. Mai 2015 19:51    Titel: Antworten mit Zitat

Einfacher ist es, mit U(t) = dPhi/dt zu arbeiten, wobei Phi = B * A ist und A die Fläche der Schleife (die sich mit der Pendelschwingung ändert).

Genügt das?

_________________
Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ
Faraday20



Anmeldungsdatum: 06.05.2015
Beiträge: 2

Beitrag Faraday20 Verfasst am: 06. Mai 2015 19:55    Titel: Antworten mit Zitat

Okee des klingt viel leichter Big Laugh! Danke vielmals
MfG
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 07. Mai 2015 01:04    Titel: Antworten mit Zitat

Induktionsspannung hat Folgendes geschrieben:
Ich kenne noch die Formel , nur weiß ich nun nicht genau wie ich weiter mache.


Da bist Du schon auf der richtigen Fährte. Jetzt müsstest Du nur noch wissen, welches Szenario diese Formel beschreibt. Es ist ein Spezialfall des Bewegungsinduktionsgesetzes, nämlich angewendet auf eine rechteckige Spule mit n Windungen, deren eine Seite (mit der Länge d) die Feldlinien eines homogenen Magnetfeldes B senkrecht mit der Geschwindigkeit v schneidet. In einem einzigen Leiter der Länge l, der mit der Geschwindigkeit v die Feldlinien senkrecht schneidet, wird die Spannung



induziert. Aber auch das ist noch ein Spezialfall, da alle Stellen des Leiters dieselbe Geschwindigkeit haben. Ist das nicht der Fall, wie im vorliegenden Fall des Pendelstabes, dann gilt allgemein



Dabei ist r der Abstand vom Aufhängepunkt, l die Länge des Stabes und die im Stab an der Stelle r induzierte Feldstärke. Im vorliegenden Fall stehen und senkrecht aufeinander, ihr Kreuzprodukt weist also in Richtung von . Damit vereinfacht sich die Gleichung zu



Dabei ist



mit = Winkelgeschwindigkeit des pendelnden Stabes. Da es sich laut Aufgabenstellung um eine harmonische Pendelschwingung handelt (d<< l), gilt für den Auslenkwinkel



und damit



und



Für kleine Ausschläge gilt



Der Sinus des maximalen Auslenkwinkels ist im vorliegenden Fall



und somit die Bahngeschwindigkeit des Stabes an der Stelle r






Das brauchst Du jetzt nur noch in die obige vereinfachte Formel des Induktionsgesetzes einzusetzen und auszurechnen.

Die von isi1 vorgeschlagene Vorgehensweise ist mindestens genauso gut und womöglich sogar noch einfacher bzw. leichter nachvollziehbar.
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