Spule hängt an Feder

innovationonanostalgiatri · Anmeldungsdatum: 16.02.2020 Beiträge: 19

Meine Frage:
Ich habe eine Physikhausaufgabe, bei der ich leider überhaupt nicht weiterkomme.
Die Aufgabe sieht folgend aus:
Eine Spule S1 mit 100 Windungen hat die Gestalt eines quadratischen Rahmens mit der Seitenlänge 4cm. Die Masse der Spule beträgt 100g. Der Rahmen wird an einer Schraubenfeder mit D=40N/m aufgehängt.Ein Teil des Rahmens hängt dabei im Magnetfeld einer anderen Spule S2; dabei bleibt die obere horizontale Seite außerhalb. Für S2 gilt: l=0,5m; n=10000; A=25cm2; B=0,1T. Durch S2 fließt der Strom I=4A. Fließt zudem durch S1 der Strom I=1A, so stellt sich eine neue Ruhelage des Rahmens ein. Erläutern Sie dies und berechnen Sie, um welche Strecke s sich die Länge der Feder verändert hat.

Meine Ideen:
Folgendes habe ich mir dazu schon überlegt: Durch das Gewicht der Spule kommt es zur Ausdehnung der Feder. mit F=m*g habe ich diese berechnet und durch Einsetzen in F=D*s auch die Strecke berechnet. Durch den Stromfluss in der Spule S1 müsste doch eigentlich ein zweites Magnetfeld entstehen, wodurch dann noch eine weitere Kraft wirken müsste. Jetzt bin ich aber nicht sicher, wie ich diese Kraft berechnen soll und in welche Richtung diese zeigen würde.
Kann da jemand helfen?

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Ohne Skizze kann man den Versuchsaufbau nur vermuten.

innovationonanostalgiatri · Anmeldungsdatum: 16.02.2020 Beiträge: 19

Hilft das?

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Vermutlich soll die untere Seite der Spule 1 vollständig im (homogenen) Magnetfeld der Spule 2 liegen. Jedenfalls geht das so aus Deiner Skizze hervor. Im Aufgabentext wird das nicht deutlich. Außerdem: Da das Magnetfeld der Spule 2 angegeben ist, wäre die Angabe der Spulendaten nicht erforderlich gewesen. Die dadurch möglicherweise verursachte Verwirrung war vermutlich beabsichtigt. Letztlich reduziert sich das ganze Problem auf die Formel für die Lorentzkraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld (bzw. in diesem Fall auf N Leiter)

und die Formel des Hookeschen Gesetzes

(Index 1 = Spule 1, Index 2 = Spule 2)