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Lorentzkraft berechnen
 
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John Doe II.
Gast





Beitrag John Doe II. Verfasst am: 01. Jun 2018 18:03    Titel: Lorentzkraft berechnen Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo,
ich schreibe bald eine Physik Klausur, dafür lerne ich aus dem Buch. Allerdings hat dies keine Lösungen.
Es geht um folgende Aufgabe:

,,Ein Zug fährt in einer Gegend in der i=70 Grad und die Stärke des Erdmagnetfeldes B = 49 Mikrotesla ist mit 140 km/h von Westen nach Osten. Die Spurweite ist 1435mm.

a) Wie groß ist die Lorenzkraft auf die Elektronen in den Achsen.
b) Wie wird jede Schiene geladen?
c)Wie groß ist die Spannung zwischen Schienen."

Meine Ideen:
a) Wir haben mehrere Formalen zur Lorenzkraft bekommen:_
Fl = B*I*S (keine Stromstärke und Strecke gegeben)
Fl = B*Q*V (keine Ladung gegeben, oder wie berechne ich die ohne Stromstärke?)
Fl = B*e*B (was e ist hat uns noch keiner gesagt).

Was muss ich also tun?

b)Da hab ich wirklich keine Ahnung

c)Da kenne ich die Formel U = E*d aber die Stärke des elektrischen Feldes ist doch nicht gegeben.

Kann sein das ich hier etwas dämlich wirke, aber eigentlich hatten wir das nicht noch nicht komplett, aufgrund von schlechten Erfahrungen möchte ich es trotzdem gerne wissen
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5836

Beitrag Myon Verfasst am: 01. Jun 2018 23:39    Titel: Re: Lorenz kraft berechenen Antworten mit Zitat

John Doe II. hat Folgendes geschrieben:
[b]
Es geht um folgende Aufgabe:

,,Ein Zug fährt in einer Gegend in der i=70 Grad...

Was heisst das, welcher Winkel misst 70°?
PS: OK, ich nehme an, es handle sich um die sg. Inklination, d.h. den Winkel des Erdmagnetfelds zur Horizontalen.

Zur Lorentzkraft: die Kraft auf die Elektronen erhältst Du mit der Gleichung F=q*v*B. Die Ladung ist hierbei q=e, d.h. eine Elementarladung. Für den Betrag der Lorentzkraft spielt die Inklination spielt keine Rolle, denn unabhängig von diesem Winkel bewegen sich die Achsen (und damit die Leitungselektronen) senkrecht zum Magnetfeld.
Sollte allerdings nach der Komponente der Lorentzkraft in Richtung der Achsen gefragt sein, so müsste man noch mit sin(i) multiplizieren.

Zu b): hier ist wahrscheinlich nur das Ladungsvorzeichen der nördlichen/südlichen Schienen gesucht. Überlege mit der rechte-Hand-Regel, in welche Richtung die Elektronen fliessen. Achtung: Der geographische Nordpol ist physikalisch gesehen ein Südpol.

Zu c): die Spannung zwischen den Schienen ergibt sich aus dem Faradayschen Induktionsgesetz. Aus der Geschwindigkeit des Zugs, der Spurweite und des Winkels i ergibt sich die Fläche, welche eine Achse pro Zeit relativ zum Magnetfeld überfährt, und damit die Flussänderungsrate.
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