Bestimmung der magnetischen Flussdichte

Musti · Anmeldungsdatum: 10.03.2007 Beiträge: 31 Wohnort: Wuppertal

Hallo,

hab da ne Aufgabe die ich für jmd stellen soll, diese sich aber hier aus irgendeinem Grund nicht anmelden kann.

In der Aufgabe geht es darum die unbekannte magnetische Flussdichte B eines homogenen Magnetfeldes zu bestimmen. Dazu wird eine stromdurchflossene Leiterschaukel senkrecht in das Magnetfeld eingebracht und ihre Auslenkung x gemessen.
Die Leiterschaukel hat die Masse m=2g und die Länge l=5cm. Sie wird von einem Strom der Stärke I=8A durchflossen. Die Schaukel ist an sehr leichten Leiterlitzen der Länge a=30cm aufgehängt.
Durch die Lorentzkraft wird die Leiterschaukel um x=1cm nach rechts ausgelenkt.

So ich hab die Formel B=F/(I*L) . Ich hab I und L gegeben.

Probleme bereitet mir dass ich noch zwei weitere Unbekannte habe und ne Menge weiterer Informationen mit denen ich nichts anfangen kann. Wie baue ich die mit ein und wie komme ich durch diese ganzen Informationen auf die magnetische Flussdichte?

Es wäre total lieb, wenn ihr mir helfen könnt.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Ich würde vorschlagen, dass Du mit einer Skizze anfängst und alle beteiligten Kräfte einzeichnest.

Musti · Anmeldungsdatum: 10.03.2007 Beiträge: 31 Wohnort: Wuppertal

So hab mir ne Skizze gemacht und hab auch alle größen eingezeichnet.

Nur weiß ich trotzdem nicht wie ich an die magnetische Flussdichte herankomme, da ich keine Formel kenne die diese Größen beinhalten.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Es gibt zum Glück nicht für alles eine fertige Formel ...

Du hast ja schon erkannt, dass eine Lorentzkraft auf die Schleife wirkt. Diese wird ausgelenkt und nimmt eine Gleichgewichtsposition ein. In dieser muss die Summe aller Kräfte Null sein. Die eine Kraft hast Du ja - was könnte denn die andere Kraft sein die zur Gesamtkraft Null Anlass gibt?

Musti · Anmeldungsdatum: 10.03.2007 Beiträge: 31 Wohnort: Wuppertal

vllt. die Gewichtskraft?

Also F_L-F_G=0??

Falls das richtig sein sollte, frage ich mich trotzdem warum ich so viele größen gegeben habe? Die Auslenkung und die Länge der Leiterlitzen werden ja dann vernachlässigt.

Das irritiert mich so ein bisschen.

Danke

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Zeigt denn die Gewichtskraft in die gleiche Richtung wie die Lorentzktaft ? Oder könnte es sein, dass nur eine bestimmte Komponente der Gewichtskraft zum Tragen kommt ?

Das solltest Du aber aus der Zeichnung analysieren !

Musti · Anmeldungsdatum: 10.03.2007 Beiträge: 31 Wohnort: Wuppertal

Ich bin ja nicht so der Physik Ass. Aber ich versuche mal meine Skizze zu analysieren.

Also die Lorentzkraft wirkt ja nach rechts aufgrund der Auslenkung von 1cm. Die Gewichtskraft wirkt meiner Meinung nach unten?! Aber das mit der einzelnen Komponente irritiert mich. Was meinst du damit?

Danke

Musti · Anmeldungsdatum: 10.03.2007 Beiträge: 31 Wohnort: Wuppertal

Also ich hab jetzt ein Ergebnis für die magnetische Flussdichte bin mir aber nicht sicher ob es richtig ist.

Als erstes habe ich den Ausschlagwinkel berechnet indem ich sin(y)=x/a. Ich habe für y=1,91° raus.

Als nächstes habe ich die Lorentzkraft berechnet indem ich F(lorentz)=tan(y)*F(gewichtskraft) da bekomme ich für F(lorentz)=6,54*10^(-4)N raus.

So als nächstes setze ich meine Werte in die Formel B=F(lorentz)/(i*l) und bekomme für B= 1,635*10^(-3)T raus.

Ersteinmal glaube ich, dass ich nicht nicht nach deinem Weg gegangen bin.
Zweitens bin ich mir nach wie vor nicht sicher ob das Ergebnis richtig ist.

Danke

Kann vllt. jmd mein Ergebnis kontrollieren?

sniper278 · Anmeldungsdatum: 31.01.2007 Beiträge: 23

ich glaub den Winkel der Auslenkung darf man vernachlässigen, weil er so klein ist. Das ist auch der Grund warum man eine Leiterschaukel mit l=30cm nimmt. Pythagoras?

Ich hatte mal so ne ähnlich Rechnung bei Messungen zum elektrischen Feld... Wenn ich noch wüsste wie das ging grübelnd

Musti · Anmeldungsdatum: 10.03.2007 Beiträge: 31 Wohnort: Wuppertal

Das Problem ist ich komme nur durch den Winkel zu meiner resultierenden Kraft die aus der Summe F(lorentz)+F(Gewichtskraft)=F(resultierend) gebildet wird.

Hmm ich komme einfach nicht auf die Lösung

sniper278 · Anmeldungsdatum: 31.01.2007 Beiträge: 23

Hast du es schon mal so versucht?
Das sind ähnlich Dreiecke, oder?

http://img384.imageshack.us/img384/276/magnetfeldpz5.png

Musti · Anmeldungsdatum: 10.03.2007 Beiträge: 31 Wohnort: Wuppertal

genau so habe ich es gemacht nur dass die lorentzkraft nach rechts zeigt.

Erstmal habe ich den Winkel ausgerechnet dann habe ich die Lorentzkraft ausgerechnet und dadurch bin ich auf die magnetische Flussdichte gekommen.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Musti · Anmeldungsdatum: 10.03.2007 Beiträge: 31 Wohnort: Wuppertal

@dermarkus

Danke für die Bestätigung meiner Rechnung!

Auf was soll ich das denn runden? Vielleicht 2mT

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ja, so würde ich das machen, weil die Angaben in der Aufgabenstellung auch nur auf eine geltende Ziffer genau sind smile

Musti · Anmeldungsdatum: 10.03.2007 Beiträge: 31 Wohnort: Wuppertal

Besten Dank! Thumbs up!