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TryingToUnderstandIt
Anmeldungsdatum: 23.05.2022
Beiträge: 58
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 TryingToUnderstandIt Verfasst am: 13. Jun 2022 20:23 Titel: Rotierende metallische Scheibe |
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Meine Frage:
Hallo mal wieder,
Heute schreibe ich an euch Physiker mehr als Kontrolle denn als Frage. In meiner Aufgabe geht es um eine Metallscheibe, die in einem Magnetfeld Rotiert, wobei das Magnetfeld parallel zur Symmetrieachse liegt. Ausgerechnet werden soll die Induzierte Spannung zwischen Mittelpunkt der Scheibe und dem Scheibenrand. Außerdem soll ermittelt werden ob der Mittelpunkt im niedrigen oder höheren Potential liegt und was qualitativ passiert, wenn man in der Mitte und am Rand die Spannung mit einem Schleifer abgreift und sie kurzschließt. (Screenshot im Anhang)
Meine Ideen:
Zu 1. (Induzierte Spannung)
Ich hatte als Überlegung angenommen, dass das Kräftegleichgewicht  zwischen der Lorentz- und der Kraft des elektrischen Feldes gilt, weil v senkrecht auf B steht. Mit  gilt:  . Mithilfe der Integration:  \, \dd r ) bekommen wir dann für die Induktionsspannung U=w*B*0,5*R^2
Zu 2. (niedrigeres oder höheres Potential):
In der Aufgabe ist das niedriges Potential als Minus- und das höhere Potential als Pluspol angegeben. Da ja auf die freien Ladungsträger die Lorentzkraft nach außen wirkt, sollte die Mitte im höheren Potential liegen, wobei sich der Rand der Scheibe negativ, die Mitte eben positiv 'aufläd'.
Zu 3. (was qualitativ passiert)
Die Frage hatte ich nicht ganz verstanden (zumindest nicht den Sinn), denn was qualitativ passieren muss ist ja, dass sich der Schleifer einfach entlädt, wenn die eine Spitze positiv und die andere negativ geladen ist.
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5862
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| Myon Verfasst am: 13. Jun 2022 21:30 Titel: Re: Rotierende metallische Scheibe |
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Ich denke, Teil a) sollte richtig sein. Das Vorzeichen der Spannung ist hier ja nicht relevant.
| TryingToUnderstandIt hat Folgendes geschrieben: | Zu 2. (niedrigeres oder höheres Potential):
In der Aufgabe ist das niedriges Potential als Minus- und das höhere Potential als Pluspol angegeben. Da ja auf die freien Ladungsträger die Lorentzkraft nach außen wirkt, sollte die Mitte im höheren Potential liegen, wobei sich der Rand der Scheibe negativ, die Mitte eben positiv 'aufläd'. |
Die Elektronen wandern doch nach innen, wenn die Scheibe sich dreht wie in der Skizze angegeben, oder täusche ich mich?  zeigt nach aussen, folglich wirkt auf die negativ geladenen Elektronen eine Kraft nach innen.
Bei c) hätte ich am ehesten gesagt, dass bei einem Elektronenfluss in radialer Richtung ein bremsendes Drehmoment auf die Scheibe wirkt. Die Elektronen werden beim Übergang vom Schleifer auf die Metallscheibe tangential beschleunigt durch Wechselwirkung mit den Atomrümpfen des Metallgitters. Auf sie wirkt also ein Drehmoment. Dementsprechend wirkt ein entgegengesetztes Drehmoment auf das Metallgitter, die Scheibe wird abgebremst. Ist aber nur eine Idee, weiss nicht, ob das die Antwort sein soll.
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TryingToUnderstandIt
Anmeldungsdatum: 23.05.2022
Beiträge: 58
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| TryingToUnderstandIt Verfasst am: 14. Jun 2022 11:39 Titel: Re: Rotierende metallische Scheibe |
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| Myon hat Folgendes geschrieben: |
Bei c) hätte ich am ehesten gesagt, dass bei einem Elektronenfluss in radialer Richtung ein bremsendes Drehmoment auf die Scheibe wirkt. Die Elektronen werden beim Übergang vom Schleifer auf die Metallscheibe tangential beschleunigt durch Wechselwirkung mit den Atomrümpfen des Metallgitters. Auf sie wirkt also ein Drehmoment. Dementsprechend wirkt ein entgegengesetztes Drehmoment auf das Metallgitter, die Scheibe wird abgebremst. Ist aber nur eine Idee, weiss nicht, ob das die Antwort sein soll.
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Die Antwort würde zumindest eher Sinn machen, weil sonst die Frage eher trivial wäre. Danke dafür  . Deswegen wollte ich eine 'Kontrolle' machen, weil man nie wirklich weiß, ob man richtig liegt
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