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LAB
Gast
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 LAB Verfasst am: 10. Jul 2016 15:58 Titel: Vertikale Komponente Magnetfeld |
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Meine Frage:
Hallo :)
Ein ICE fahre mit v = 200 km/h von München nach Augsburg. Ein kreativer Physikstudent im 2. Semester hat eine exotische Methode zur Messung des Erdmagnetfeldes ausgeknobelt: Die Spannung zwischen den Schienen wird bestimmt, während der Zug heranbraust. (Die Schienen sollen als gegeneinander und gegen Erde isoliert betrachtet werden.)
Wie groß ist die vertikale Komponente des Erdmagnetfeldes, wenn bei der Annäherung des Zuges eine Spannung zwischen den Schienen von 3,5 mV gemessen wird? (Für Autofahrer: Die Normalspurweite im deutschen Eisenbahnnetz beträgt 1435 mm.)
Meine Ideen:
Diese Formel würde ich hernehmen.
Wie kann ich das mit der vertikalen Komponente verstehen?
Ich hab für die Fläche A jetzt: A*sin(x) genommen. Im Online-Lexikon vom Spektrum der Wissenschaft hab ich dazu nämlich ein Bild unter Inklination gefunden, wo der Winkel eingezeichnet ist.
Also:
 }{\dd t} =-B\frac{\dd l*x}{\dd t} \cos(x) =-Blv\cos(x) )
Wäre das so richtig? Wenn ja, müsste ich das ja nur noch umstellen, aber was setze ich jetzt für den Winkel ein?
Danke schonmal.
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 10. Jul 2016 17:52 Titel: |
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Ist die Fläche A klar?
Es müßte sich um den Winkel zwischen Flächennormalen und magnetischer Flußdichte handeln. Die gesuchte Vertikalkomponente ist B_v = B cos x.
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LAB
Gast
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| LAB Verfasst am: 10. Jul 2016 18:49 Titel: |
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Wie meinst du das?
Gegeben ist sie nicht, ich hab halt die Länge l=Schienenabstand genommen und mit einem x multipliziert für eine Teilstrecke, die vom Zug abgefahren wird. Kann ich das so machen?
Einschub:
Moment mal. Ich hab da einen echt dummen Fehler drin, oder?
Ich denke ich hab vorher gerade B-Feld und A vertauscht. Ich hab mir ein Koordinatensystem mit A und B aufgezeichnet und dann wohl so viel rumgekritzelt, dass ich hier was komplett verdreht habe.
Ich denke, dass da oben ist alles ziemlicher Blödsinn.
Also nochmal neu:
Ich will die vertikale Komponente, also setz ich B cos(alpha) ein
 \frac{\dd A}{\dd t} )
Dann schreibe ich A wieder als l*x und leite ab.
 lv)
So müsste das jetzt Sinn ergeben.
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LAB
Gast
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| LAB Verfasst am: 10. Jul 2016 18:53 Titel: |
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Dann schaut der Flächennormalenvektor sozusagen in die y-Richtung nach oben und die vertikale Komponente ebenfalls. (?) --> d.h. der Winkel ist gleich, und cos(0)=1.
Passt das so?
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 10. Jul 2016 20:30 Titel: |
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OK
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3392
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| ML Verfasst am: 11. Jul 2016 07:55 Titel: Re: Vertikale Komponente Magnetfeld |
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Hallo,
| LAB hat Folgendes geschrieben: |
Ein ICE fahre mit v = 200 km/h von München nach Augsburg. Ein kreativer Physikstudent im 2. Semester hat eine exotische Methode zur Messung des Erdmagnetfeldes ausgeknobelt: Die Spannung zwischen den Schienen wird bestimmt, während der Zug heranbraust. (Die Schienen sollen als gegeneinander und gegen Erde isoliert betrachtet werden.)
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das ist ungefähr das Experiment "Bewegter Leiterstab im homogenen, zeitlich konstanten B-Feld".
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_Induktion#Beispiel:_Bewegter_Leiterstab_im_Magnetfeld
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_Induktion#Bewegter_Leiterstab_im_Magnetfeld
Aus Sicht des Bahnhofssystems haben die metallischen Teile des Zuges ein E-Feld von  . Wenn Du das entlang eines Weges zwischen den Schienen (Abstand L) aufintegrierst, ergibt sich:
Hinweis: Diese Spannung lässt sich nur im Bahnhofssystem messen. Im Zug selbst misst Du für die metallischen Teile des Zuges die elektrische Feldstärke E'=0. Das ist eines der Experimente, bei denen man Relativitätstheorie demonstrieren kann, ohne irgendwelche Objekte auf "fast Lichtgeschwindigkeit" beschleunigen zu müssen.
Viele Grüße
Michael
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 11. Jul 2016 08:19 Titel: |
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Danke!
Wenn ich richtig sehe, wurde das Vorzeichen der Spannung bisher nicht festgelegt (bzw. steckt in L).
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3392
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| ML Verfasst am: 11. Jul 2016 09:38 Titel: |
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Hallo,
| franz hat Folgendes geschrieben: | | Wenn ich richtig sehe, wurde das Vorzeichen der Spannung bisher nicht festgelegt (bzw. steckt in L). |
Ich wollte antworten, dass die entscheidenden Angaben nicht gegeben sind. Sind sie aber doch!
Im Grunde braucht man zur Vorzeichenbestimmung
- v-Vektor (München nach Augsburg, siehe Karte) und
- B-Vektor (auf der Nordhalbkugel in nördliche Richtung "von oben nach unten" gehend).
Mit der rechten Handregel und der Berücksichtigung des Minuszeichens ergibt sich, dass das E-Feld von der (in Fahrtrichtung blickend) linken Schiene zur rechten Schiene zeigt. Die linke Schiene ist positiv geladen, die rechte negativ.
Viele Grüße
Michael
Bildquelle: Openstreetmap
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Zuletzt bearbeitet von ML am 11. Jul 2016 12:14, insgesamt einmal bearbeitet |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 11. Jul 2016 10:46 Titel: |
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