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Quantenflux
Anmeldungsdatum: 15.09.2017
Beiträge: 3
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 Quantenflux Verfasst am: 15. Sep 2017 11:15 Titel: Induktionsspannung verdoppeln |
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Meine Frage:
Hallo zusammen.
Ich habe eine Frage aus einem Abitrainer und verstehe eine Lösung nicht.
Es wird eine Feldspule neben eine Induktionsspule mit gleicher Windungszahl gestellt. Die Frage ist, wie die Induktionsspannung verdoppelt werden kann.
Laut dem Abitrainer ist eine Möglichkeit, die Windungszahl der Feldspule zu verdoppeln. Begründet wird dies mit der Tatsache, dass sich dann auch der magnetische Fluss verdoppelt, was zu einer Verdopplung der Induktionsspannung führt.
So weit, so gut. Wenn ich mir beide Spulen als unbelasteten Transformator betrachte, habe ich ein Übersetzungsverhältnis von 1:2, wenn ich die Windungszahl der Feldspule verdopple, was zur halben Induktionsspannung führt.
Was passt hier nicht zusammen. Warum komme ich mit beiden Sichtweisen zu unterschiedlichen Ergebnissen?
Meine Ideen:
Darf ich die beiden Spulen nicht als Transformator betrachten?
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 15. Sep 2017 11:24 Titel: |
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Welches sind denn die Rahmenbedingungen? Gleiche Spannung an oder gleicher Strom in der Feldspule?
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Quantenflux
Anmeldungsdatum: 15.09.2017
Beiträge: 3
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| Quantenflux Verfasst am: 19. Sep 2017 16:55 Titel: |
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Ok, also ich habe länger drüber nachgedacht und bin zu folgendem Ergebnis gekommen:
Nimmt man eine Spule mit N Windungen, so hat man bei einer festgelegten Spannung U einen Strom I, abhängig vom Widerstand des Drahtes.
Verdoppelt man die Windungszahl (2N), verdoppelt man ja auch die Länge des Drahtes. Bei angelegter Spannung U ist der Strom aufgrund des doppelten Widerstandes nur noch halb so groß.
Der magnetische Fluss hängt neben der Windungszahl von der Stromstärke ab:
Lässt man die Spannung konstant, ist der magnetische Fluss bei der Spule mit N Windungen und der Spule mit 2N Windungen gleich. Die halbe Stromstärke bei der Spule mit 2N Windungen wird durch die doppelte Anzahl an Windungen kompensiert.
Demnach gilt für die Aufgabe aus dem Abitrainer:
Es kann die doppelte Spannung in der Induktionsspule gemessen werden, wenn man die Windungszahl der Feldspule verdoppelt und die effektive maximale Stromstärke in der Feldspule gleich bleibt.
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3399
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| ML Verfasst am: 19. Sep 2017 18:56 Titel: Re: Induktionsspannung verdoppeln |
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Hallo,
| Quantenflux hat Folgendes geschrieben: |
Was passt hier nicht zusammen. Warum komme ich mit beiden Sichtweisen zu unterschiedlichen Ergebnissen?
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Wenn Du bei einer Spule die Stromstärke vorgibst, so wird das B-Feld größer, wenn du die Windungszahl vergrößerst.
Gibst Du bei der Spule die (Wechsel-)spannung an den Klemmen vor, so wird das B-Feld kleiner, wenn Du die Windungszahl vergrößerst.
Vgl. die Rückfrage von GvC.
Viele Grüße
Michael
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Quantenflux
Anmeldungsdatum: 15.09.2017
Beiträge: 3
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| Quantenflux Verfasst am: 19. Sep 2017 19:31 Titel: |
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Hallo Michael.
| ML hat Folgendes geschrieben: |
Wenn Du bei einer Spule die Stromstärke vorgibst, so wird das B-Feld größer, wenn du die Windungszahl vergrößerst.
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Dem stimme ich voll und ganz zu.
| ML hat Folgendes geschrieben: |
Gibst Du bei der Spule die (Wechsel-)spannung an den Klemmen vor, so wird das B-Feld kleiner, wenn Du die Windungszahl vergrößerst.
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Dem kann ich nicht ganz zustimmen.
Der Draht besitzt einen spezifischen Widerstand. Verdopple ich die Windungszahl, so verdopple ich die Länge und somit auch den Widerstand des gesamten Drahtes.
Gebe ich die Spannung vor, so habe ich bei doppeltem Widerstand die halbe Stromstärke.
In der Spule mit doppelter Windungszahl fließt der halbe Strom.
B ~ N I
Verdopple ich N und halbiere I, bleibt B gleich.
Was meinst du?
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3399
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| ML Verfasst am: 19. Sep 2017 20:42 Titel: |
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Hallo,
| Quantenflux hat Folgendes geschrieben: |
Dem kann ich nicht ganz zustimmen.
Der Draht besitzt einen spezifischen Widerstand. Verdopple ich die Windungszahl, so verdopple ich die Länge und somit auch den Widerstand des gesamten Drahtes. [...]
Was meinst du? |
Was Du sagst, ist richtig. Ich habe den Fall betrachtet, dass man den Widerstand des Drahtes vernachlässigen kann, also  . Das ist ja praktisch der Normalfall, wenn man mit Spulen arbeitet.
| Zitat: |
Gebe ich die Spannung vor, so habe ich bei doppeltem Widerstand die halbe Stromstärke.
In der Spule mit doppelter Windungszahl fließt der halbe Strom.
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Nein, das ist nicht richtig. Der Fehler besteht darin, dass Du die Spule als einen rein ohm'schen Widerstand betrachtest.
Viele Grüße
Michael
Ergänzung, wenn Du mal etwas weiter gekommen bist:
Bei der Induktion kommt es grundsätzlich immer auf die Ringspannung  an, also auf die "Spannung einmal im Kreis herum" oder die Klemmenspannung minus die Spannung entlang des Drahtes -R\cdot i(t)) mit den im Bild gewählten Pfeilen.
Wenn Du Dich intensiver mit Spulen beschäftigst und weißt, was ein Linienintegral ist (ich kenne Deinen Hintergrund nicht), empfehle ich Dir auch folgendes Video.
https://www.youtube.com/watch?v=FUUMCT7FjaI
Ab Minute 35 (oder besser: 30) wird es besonders interessant, da hier die Wirbelfelder erklärt werden. Du nimmst aber auch was mit, wenn Du den mathematischen Hintergrund noch nicht hast.
| Beschreibung: |
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| Dateigröße: |
2.31 KB |
| Angeschaut: |
2819 mal |
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