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Badabidubu
Gast
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 Badabidubu Verfasst am: 08. Apr 2017 16:12 Titel: Induktion durch Änderung des Magnetfeldes physikalisch |
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Meine Frage:
Hey,
wie ist die physikalische Erklärung dazu, dass eine Änderung der Magnetischen Flussdichte B eine Spannung induziert?
Meine Ideen:
Erhöhe ich bspw. die Stromstärke in einer Spule, so treten analog zum Feldlinien-Bild mehr Feldlinien mit Lichtgeschwindigkeit aus und durchdringen die zu induzierende Leiterschleife.
Relativ zu den sich ausbreitenden Feldlinien bewegt sich die Leiterschleife weshalb dort eine Lorentzkraft wirkt die die Spannung induziert.
Bin ich auf dem Holzweg oder passt es? . _.
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3400
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| ML Verfasst am: 08. Apr 2017 19:45 Titel: Re: Induktion durch Änderung des Magnetfeldes physikalisch |
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Hallo,
| Badabidubu hat Folgendes geschrieben: |
wie ist die physikalische Erklärung dazu, dass eine Änderung der Magnetischen Flussdichte B eine Spannung induziert?
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Die Flussdichteänderung  und  sind das Gleiche.
Gemeint ist wirklich das Gleiche, nicht, dass das eine kausal aus dem anderen folgt. Beides tritt nämlich gleichzeitig in Erscheinung. Das bedeutet aber, dass keine Kausalität vorliegt. Man schaut sich vielmehr die gleiche Sache mit unterschiedlichen Messmethoden (einmal magnetisch, einmal elektrisch) an.
| Zitat: |
Erhöhe ich bspw. die Stromstärke in einer Spule,
so treten analog zum Feldlinien-Bild mehr Feldlinien mit Lichtgeschwindigkeit aus und durchdringen die zu induzierende Leiterschleife.
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Um die Feldlinien des Feldes  sind gewissermaßen schon "Spannungskringel" drum herum. Die (Ring-)Spannung ist also automatisch auch schon da, wenn die B-Feldänderung irgendwo "ankommt".
| Zitat: |
Relativ zu den sich ausbreitenden Feldlinien bewegt sich die Leiterschleife weshalb dort eine Lorentzkraft wirkt die die Spannung induziert.
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Man kann keine Geschwindigkeit von Feldlinien oder Feldern definieren. In der Elektrodynamik geht es immer nur um (absolute) Geschwindigkeiten von Ladungen (oder Leitern) im gewählten Bezugssystem.
Lies Dir mal hier in der Einleitung durch, was zum Igelmodell und zum Faraday'schen Paradoxon gesagt wird. Ich denke, das löst einen Knoten bei Dir im Kopf auf:
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_Induktion#Grundlegende_Experimente
| Zitat: | | Bin ich auf dem Holzweg oder passt es? . _. |
Du hast nachgefragt. Also bist Du auf dem richtigen Weg.
Viele Grüße
Michael
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Badabidubu
Gast
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| Badabidubu Verfasst am: 08. Apr 2017 23:32 Titel: |
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Danke für deine Antwort!
Verstehe ich das richtig: Die Änderungsrate der magnetischen Flussdichte entspricht der Stärke des elektrischen Wirbelfeldes um die "jeweilige feldlinie"? Kennst du vielleicht zufällig eine gute analogie womit ich mir das besser vorstellen kann? :p
lg
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3400
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| ML Verfasst am: 09. Apr 2017 12:10 Titel: |
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Hallo,
| Badabidubu hat Folgendes geschrieben: |
Verstehe ich das richtig: Die Änderungsrate der magnetischen Flussdichte entspricht der Stärke des elektrischen Wirbelfeldes um die "jeweilige feldlinie"?
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Ja, aber um die Feldlinie des Vektorfeldes  , nicht um die Feldlinien des Vektorfeldes  . Das sind ja zwei verschiedene Dinge.
| Zitat: | | Kennst du vielleicht zufällig eine gute analogie womit ich mir das besser vorstellen kann? |
Ich denke, das Problem ist nicht, dass Dir eine Analogie fehlt (die könnte man anhand von Flüssigkeitsströmungen konstruieren), sondern eine Vorstellung von dem, was der Rotationsoperator macht -- oder meinetwegen auch, dass Du Dich an die Vorstellung mit rot E gewöhnst.
Ich habe Dir unten den Auszug aus Bronstein, Taschenbuch der Mathematik, ISBN 3-8171-2002-8, kopiert.
Diese wollen wir uns an dem Beispiel anschauen, dass B überall im Raum senkrecht nach oben in die positive z-Richtung zeigt und betragsmäßig kleiner wird. Unter den genannten Umständen zeigt das Feld dann ebenfalls überall senkrecht nach oben.
Das Induktionsgesetz sagt nun aus, dass  ist.
Der Betrag  ist dabei ein Grenzwert für das Umlaufintegral um die Randkurve einer kleinen, zu senkrecht stehenden (also in der x-y-Ebene verlaufenden) Fläche S geteilt durch deren Flächeninhalt (Gl. 13.58 a, Abb. 13.12). Die Richtung ist die des Feldes  .
Eine zeitl. Änderung des B-Feldes geht (lokal) immer mit solchen kleinen E-Kringeln einher: Es gibt keine B-Feldänderung ohne E-Kringel, und es gibt keine E-Kringel, ohne dass eine B-Feldänderung vorliegt. Hierzu brauchst Du keine Ursache zu suchen, sondern so ist nach klassischer Auffassung das elektromagnetische Feld eben beschaffen. Auf sprachlicher Ebene kannst Du Dir vorstellen, dass rot E und -dB/dt gleichbedeutende Begriffe (Synonyme) sind.
Wenn man die E-Kringel über eine Fläche aufsummiert/integriert, dann bleibt nur das Ringintegral über die gesamte Fläche übrig. Das sagt der Satz von Stokes. Anschaulich bedeutet das, dass sich die im inneren befindlichen Anteile der Kringel jeweils gegen die Nachbarkringel aufheben, siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Satz_von_Stokes#Zugrundeliegendes_topologisches_Prinzip
Wenn Du in ein solches Feld einen Drahtring (mit Lücke) einfügst -- in unserem Feld am besten in der x-y-Ebene --, dann führt das zu Ladungsverschiebungen im Draht, die so lange vonstatten gehen, bis innerhalb des Drahtes ein E-Feld von 0 herrscht und somit das gesamte Ringintegral über E (integriert über den Drahtweg und das kurze Verbindungsstück in Luft) als Spanung zwischen den Drahtenden messbar ist.
(Der Kirchhoff'sche Maschensatz ist also verletzt bzw. nicht anwendbar.)
Viele Grüße
Michael
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Badabidubu
Gast
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| Badabidubu Verfasst am: 13. Apr 2017 08:45 Titel: |
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Alles klar danke für deine Antwort 
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