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Drehmoment eines magnetischen Dipols in einem äußeren B-Feld
 
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lade



Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 3

Beitrag lade Verfasst am: 19. Aug 2019 13:16    Titel: Drehmoment eines magnetischen Dipols in einem äußeren B-Feld Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo zusammen,

ich bereite mich momentan auf meine Physikklausur (Physik I & II für Naturwissenschaftler) vor und verzweifle an einem Sachverhalt, gezeigt in folgendem Bild (https://ibb.co/d2XF798):

Auf eine Leiterschleife mit magnetischem Dipolmoment p_m wirken an den Stellen, deren Geschwindigkeitsvektoren senkrecht zum äußeren B-Feld stehen, Lorentzkräfte, die, intuitiv betrachtet, ein solches Drehmoment auf die Leiterschleife bewirken, dass sie sich dem äußeren B-Feld ausrichtet, also p_m parallel zum B-Vektor liegt. Zur Berechnung des Drehmoments wird jedoch die Formel herangezogen, dass das Dremoment das Kreuzprodukt aus dem Dipolmomentvektor p_m und dem B-Feldvektor B ist. Dies würde jedoch nach der Rechte-Hand-Regel zu einem Drehmomentvektor führen, das senkrecht auf beiden Vektoren steht, also aus der Bildfläche heraus zeigt. Dies würde eigentlich dazu führen, dass sich die Leiterschleife parallel zur Bildebene kippt, mit einem Dipolmoment, das senkrecht zum äußeren B-Feld steht.

Wo ist hier mein Denkfehler? Der Drehmomentvektor muss ja letztendlich für eine korrekte Beschreibung der Ausrichtung der Leiterschleife im B-Feld parallel zum B-Feld laufen, ansonsten würde die Leiterschleife nicht in diese Richtung kippen. Also wie setzt sich dieses Drehmoment zusammen?

MfG Filip

Meine Ideen:
- Das Drehmoment könnte nicht additiv sein, ist es jedoch.
- Das Kreuzprodukt zur Berechnung des Drehmoments könnte einen anderen B-Feldvektor fordern (z.B. das von der Leiterschleife erzeugte B-Feld), jedoch führt dies auch nicht zum richtigen Drehmomentvektor.
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5836

Beitrag Myon Verfasst am: 19. Aug 2019 13:25    Titel: Re: Drehmoment eines magnetischen Dipols in einem äußeren B- Antworten mit Zitat

Willkommen hier im Forum!

lade hat Folgendes geschrieben:
Dies würde jedoch nach der Rechte-Hand-Regel zu einem Drehmomentvektor führen, das senkrecht auf beiden Vektoren steht, also aus der Bildfläche heraus zeigt.

Nein, das Drehmoment



zeigt in die Zeichnungsebene hinein. So gesehen ist alles in bester Ordnung.
lade



Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 3

Beitrag lade Verfasst am: 19. Aug 2019 13:41    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:

Nein, das Drehmoment zeigt in die Zeichnungsebene hinein. So gesehen ist alles in bester Ordnung.


Sorry, genau das meinte ich, hab falsch herum gedacht.
Ich verstehe nur nicht, warum ein Drehmomentvektor, der in die Bildebene hineinzeigt, die Drehebene, also die Leiterschleife, so verändern kann, dass der p_m-Vektor parallel zum B-Vektor steht. In meiner Vorstellung beschreibt der in die Bildebene hineinzeigende Drehmomentvektor eine Drehebene, die senkrecht auf diesem steht, sodass dieser Drehmomentvektor dazu führt, dass sich die Leiterschleife danach ausrichtet. Aber genau diese Ausrichtung wäre ja die falsche grübelnd
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5836

Beitrag Myon Verfasst am: 19. Aug 2019 13:51    Titel: Antworten mit Zitat

Hmm... Ich weiss nicht genau, wie Du das meinst. Wenn der Drehmomentsvektor in die Zeichnungsebene hineinzeigt, dann wird eine Drehung der Stromschleife (wenn man auf die Zeichnung draufschaut) im Uhrzeigersinn bewirkt, in Übereinstimmung mit den eingezeichneten Lorentzkräften. Siehe z.B. die Grafik hier.
lade



Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 3

Beitrag lade Verfasst am: 19. Aug 2019 14:04    Titel: Antworten mit Zitat

Denkfehler erkannt. Ich habe angenommen, dass sich die von der Leiterschleife eingeschlossene Fläche zur fiktiven Fläche des Drehmomentvektors ausrichtet, anstatt, dass sich die Fläche der Leiterschleife entsprechend der implizierten Drehbewegung durch den Drehmomentvektor dreht...

So schnell kann es gehen. Vielen Dank!
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