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Leiterschleife komplett in B-Feld- Spannung
 
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elektriker



Anmeldungsdatum: 15.04.2021
Beiträge: 6

Beitrag elektriker Verfasst am: 15. Apr 2021 12:56    Titel: Leiterschleife komplett in B-Feld- Spannung Antworten mit Zitat

Hallo liebes Physikerboard,

ich komme direkt zur Sache: Mir ist bewusst, dass in einem Leiterrahmen, der sich innerhalb eines konstanten B-Feldes bewegt nach dΦ/dt keine Spannung erzeugt wird. Aber wenn ich mit der Lorentzkraft argumentieren will, ist mir das nicht ganz klar, denn ich sehe ehrlich gesagt keinen unterschied zwischen einem Leiterstab und einem geschlossenen Leiterrahmen (vgl. Skizze).
In dem Stab will man aber über die Lorentzkraft eine Spannung erklären können, in der Leiterschleife aber nicht. In der Leiterschleife wird doch auch kein Ausgleichsstrom fließen, da in beiden Leiterteilen, die senkrecht zu v und B stehen eine Lorentzkraft in diesselbe Richtung zeigt und entsprechend ein Potential entstehen müsste?

Um das Problem klar zu gestalten, sollen die grauen Linien keine Messstrippen sein, die nach außen geführt werden und damit wieder ein dA/dt bilden, sie sollen nur verdeutlichen wo ich eine Spannung sehe.

Ich hoffe ihr könnt mir da weiterhelfen.

lg

Willkommen im Physikerboard!
Ich habe Deine zwei Beiträge zusammengefasst, damit es nicht so aussieht, als ob schon jemand antwortet.
Viele Grüße
Steffen



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GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14704

Beitrag GvC Verfasst am: 15. Apr 2021 21:20    Titel: Antworten mit Zitat

Mach mal in Deinem linken Bild einen Maschenumlauf. Dann siehst Du, dass sich die beiden Kräfte und damit die induzierten Feldstärken bzw. Spannungen aufheben.
elektriker



Anmeldungsdatum: 15.04.2021
Beiträge: 6

Beitrag elektriker Verfasst am: 15. Apr 2021 23:00    Titel: Antworten mit Zitat

Wow, das war einfach, vielen Dank! Thumbs up!
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 2430

Beitrag ML Verfasst am: 16. Apr 2021 09:03    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

elektriker hat Folgendes geschrieben:
Wow, das war einfach, vielen Dank! Thumbs up!


das war die Antwort auf die Frage "Weshalb fließt keine Strom in der Leiterschleife?". Sie ist natürlich richtig beantwortet, aber eigentlich wolltest Du ja auch wissen, ob zwischen den beiden eingezeichneten Punkten eine Spannung auftritt. Und die Antwort ist nicht ganz ohne Tücke.

Bei dieser Frage muss berücksichtigt werden, in welchem Bezugssystem sich der Beobachter/das Messgerät befindet.

Hierzu lautet die Antwort:
- Aus Sicht des mitbewegten Systems existiert KEINE Spannung, weder im linken Beispiel, noch im rechten Beispiel. Der Grund ist, dass aus Sicht des mitbewegten Systems wegen v'=0 (in diesem System) keine Lorentzkraft existiert.
- Wenn Du mit einem im Laborsystem ruhenden Voltmeter die Spannung misst (mit Messstrippen und zwar an den Stellen, die Du eingezeichnet hast), bekommst Du in beiden Fällen jeweils die gleiche von null verschiedene Spannung. Deine Überlegung war insofern richtig.


Viele Grüße
Michael
elektriker



Anmeldungsdatum: 15.04.2021
Beiträge: 6

Beitrag elektriker Verfasst am: 16. Apr 2021 10:38    Titel: Antworten mit Zitat

Mein Schlussfolgerung zu dem Maschensatz war dieser: Summe aller Kräfte (bzw. Summe aller Spannungen) = 0 - also ist der Rahmen spannungsfrei.

Das Problem, das ich beim Messen sehe, ist dieses, dass ich bedingt durch die Messstrippen an dem bewegten Objekt eine sich verändernde Fläche bilde, wodurch das Flussgesetz dann auch wieder greift, was es in dem von mir beschriebenen Fall (ohne Messstrippen) ja nicht tut.

daraus habe ich nun doch nochmals eine Frage: Beeinflusst der Messvorgang (Messgerät ruhend) von außen, ob eine Spannung besteht oder nicht? (Im Sinne von dA/dt durch Objekt+Messstrippen+Messgerät - Fläche)
Ist die Spannung ansonsten (ohne Messstrippen für ruhenden Beobachter) nicht real?


Wenn ich hingegen das Messgerät mitbewege, sodass kein dA/dt (A beschreibt die umschlossene Fläche zwischen Strippen, Objekt und Messgerät) besteht, werde ich wie von dir beschrieben keine Spannung messen.
Was mir an der Stelle noch nicht präsent war, dass das ebenso für den Leiterstab gilt. Damit hast du antürlich vollkommen recht!

Sprich auch beim Leiterstab kann ich sagen, dass das Flussgesetz genauso greift, da über die Messstrippen eine Fläche eingeschlossen wird. Die Argumentation über die Lorentzkraft ist demnach nur eine Alternative im Spezialfall.


Vielen Dank!
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 2430

Beitrag ML Verfasst am: 18. Apr 2021 00:30    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

elektriker hat Folgendes geschrieben:

daraus habe ich nun doch nochmals eine Frage: Beeinflusst der Messvorgang (Messgerät ruhend) von außen, ob eine Spannung besteht oder nicht? (Im Sinne von dA/dt durch Objekt+Messstrippen+Messgerät - Fläche)

Der Messvorgang beeinflusst das (bei hochohmigem Messgerät) nicht.
Wohl aber die Wahl des Bezugssystems, also letztlich die Frage, in welchem Bezugssystem Dein Messgerät ruht. Die Größe des E-Feldes ist davon abhängig, aus welchem Bezugssystem heraus Du misst.

Das kannst Du unmittelbar aus der Gleichung verstehen.

Wir haben eine Situation, in der (wegen der guten Leitfähigkeit des Materials) offenbar gilt. Wenn Du ein Bezugssystem wählst, in dem gilt, hast Du . Im "mitbewegten" System mit verschwindender Geschwindigkeit ist auch die E-Feldstärke gleich null.

Viele Grüße
Michael
elektriker



Anmeldungsdatum: 15.04.2021
Beiträge: 6

Beitrag elektriker Verfasst am: 18. Apr 2021 12:48    Titel: Antworten mit Zitat

Hi,

vielen lieben Dank für das Antworten.

Ich habe mein Anliegen nochmals in einem Bild präszisiert.
Im Falle eines Messvorgangs bekomme ich ein dA/dt, wenn ich nicht messe nicht. Heißt das nun, dass sich im rechten Bild keine Potentialdifferenz ausbildet? Oder tut es das in beiden Fällen?
(Es ist ja auch so, dass es ohne Messvorgang nicht nachgewiesen werden kann)


lg



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ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 2430

Beitrag ML Verfasst am: 18. Apr 2021 13:37    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

elektriker hat Folgendes geschrieben:

Im Falle eines Messvorgangs bekomme ich ein dA/dt, wenn ich nicht messe nicht.

Das ist nicht richtig. Die Randlinie bei der Anwendung des Induktionsgesetzes ist nicht zwangsläufig identisch mit einem Leiter.
Eine Linie ist etwas Gedachtes (sie kommt im Induktionsgesetz vor), ein Leiter ist etwas Echtes (er kommt im Induktionsgesetz nicht vor).

Zitat:

Heißt das nun, dass sich im rechten Bild keine Potentialdifferenz ausbildet?

Im rechten Bild hast Du zwischen dem oberen und unteren horizontalen Leiter
- aus Sicht des Laborsystems: eine elektrische Spannung. Insbesondere herrscht innerhalb der vertikalen Leiter ein elektrisches Feld, das auf die freien Ladungen darin wirkt. Dieses elektrische Feld wird kompensiert durch die Lorentzkraft.
- aus Sicht des mitbewegten Systems: keine Spannung, kein elektrisches Feld und keine Lorentzkraft


Viele Grüße
Michael
elektriker



Anmeldungsdatum: 15.04.2021
Beiträge: 6

Beitrag elektriker Verfasst am: 18. Apr 2021 15:28    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:

Das ist nicht richtig. Die Randlinie bei der Anwendung des Induktionsgesetzes ist nicht zwangsläufig identisch mit einem Leiter.
Eine Linie ist etwas Gedachtes (sie kommt im Induktionsgesetz vor), ein Leiter ist etwas Echtes (er kommt im Induktionsgesetz nicht vor).


Danke Thumbs up!
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