Magnet durch Kupferrohr
An die Physiker unter euch ;) Ich bin 9.Klasse und muss verstehen, wieso bei einem Magnet in einem Kupferrohr die Fallgeschwindigkeit verlangsamt wird. Ich hab allerdings kein Plan. Auf allen Seiten steht nur iwas von Elektromagnetischer-Induktion, Lenz-sche Regel, Lorentzkraft, Wirbelstrombremse etc., kann mir vllt jemand erklären wie das genau funktioniert???
4 Antworten
Wenn der Magnet fällt, bewegt sein Magnetfeld sich mit ihm durch das Kupfer. Immer wenn ein Magnetfeld sich durch einen Leiter bewegt, oder wenn ein Leiter sich durch ein Magnetfeld bewegt, wird in dem Leiter ein elektrisches Feld erzeugt (das ist die Induktion). Dieses elektr. Feld ist wirbelförmig, rings um das Rohr herum. Es bringt die Elektronen im Kupfer in Bewegung und so fließt Strom im Kreis (das ist der Wirbelstrom.) Am oberen Ende des Magneten kreist der Wirbelstrom anderes herum als am unteren Ende.
Der Wirbelstrom erzeugt nun selbst Magnetfelder. Am oderen Ende kreist er so herum, daß sein Magnetfeld den Magneten anzieht. Am unteren Ende kreist er so herum, daß das Magnetfeld den Magneten abstößt. Beides bremst den Fall des Magneten. Hier ist eine Zeichnung, die das verdeutlichen soll: http://www.regulator-cetrisa.com/eng/magnetism.php?section=foucault
Man kann die Bremswirkung auch mit der Energie begründen, das ist nur eine andere Sichtweise auf denselben Vorgang: Da das Kupfer einen Widerstand hat, wird durch den Strom Wärme erzeugt. Die Energie dafür kommt aus der Fallbewegung des Magneten. So entzieht der Wirbelstrom der Fallbewegung Energie und dadurch wird sie abgebremst.
Je schneller der Magnet wird, um so stärker bremsen ihn die Wirbelstromfelder. Wenn die Gewichtskraft genauso groß ist wie die Bremskraft, herrscht ein Kräftegleichgewicht und die Fallgeschwindigkeit bleibt konstant. Hier wird ein Versuch beschrieben, bei dem sich im Gleichgewicht eine Geschwindigkleit von gut 26 mm/sek einstellt: http://www.comsol.com/blogs/investigating-eddy-current-braking/
Hi,
Durch die Bewegung des Dauermagneten relativ zum Kupferrohr ändert sich der Magnetfluss im Kupfer. Damit ist die Bedingung für die Entstehung einer Induktionsspannung gemäß dem allgemeinen Induktionsgesetz erfüllt, das heißt, es entsteht im Kupfer eine Induktionsspannung (elektrisches Wirbelfeld), welche im elektrisch gut leitenden Kupfer Wirbelströme erzeugt. Wirbelströme sind folglich Induktionsströme. Nach dem Lenz´schen Gesetz (spezieller Energieerhaltungssatz) wirken diese Wirbelströme ihrer Entstehungsursache, der Relativbewegung, entgegen; die Bewegung des Dauermagneten wird gehemmt.
MfG
nix verstanden -.- , wie ändert sich welcher Magnetfluss im Kupfer? Was genau definiert eine Induktionsspannung? Was genau ist dieses Wirbelfeld? Wieso werden Wirbelströme nur bei "Gut leitendem" Kupfer erzeugt? Wieso wirken diese entgegen und beschleunigen nicht??
Die Beantwortung Deiner Fragen ist eine sehr umfangreiche, etliche Unterrichtslektionen füllende Aufgabe. Zuerst solltest Du Dir Klarheit über den Begriff "Elektromagnetische Induktion" verschaffen und Dich mit den nötigen Fachbegriffen und Grundgesetzen der Elektrodynamik befassen. Da ist enorme Fleißarbeit angesagt.
GOOGLE "Elektromagnetische Induktion"
LG
Ein sich bewegender Magnet erzeugt doch in einer Leiterschleife eine elektrische Spannung. Fließt ein elektrischer Strom, so umgibt er sich mit einem Magnetfeld. Nach der Lenz'schen Regel ist der Induktionsstrom stets so gerichtet, dass er den Vorgang, der die Induktion verursacht, behindert...
Was ist eine Leiterschleife?? Und was genau ist eigentlich Induktion, das ist mein Problem!
Ich könnte mir vorstellen, dass der Magnet abgebremst wird, da er in alle seitlichen Richtungen angezogen wird. Wenn Du zwischen zwei Menschenschlangen rennst und jeder versucht, dich festzuhalten, ohne von seiner Position zu gehen, wirst Du auch nicht so schnell voran kommen, wie wenn Dich niemand daran hindert. Ist allerdings nur eine Vermutung und ich bin in der Jahrgangsstufe 12 :D
Wenn Du zwischen zwei Menschenschlangen rennst und jeder versucht, dich festzuhalten, ohne von seiner Position zu gehen, wirst Du auch nicht so schnell voran kommen, wie wenn Dich niemand daran hindert.
In der Praxis vielleicht schon. Aber wenn man annimmt, dass die Menschenmenge einen wirklich nur zur Seite zieht und nicht schräg nach hinten, dann wird man in seiner Bewegung überhaupt NICHT gebremst.
Außerdem ist Kupfer natürlich nicht magnetisch.
Auch hier sind Zeichnungen, die den Vorgang erklären, und ein kurzes Video mit dem Versuch: http://www.thenakedscientists.com/HTML/content/kitchenscience/garage-science/exp/mysterious-forces-eddy-currents/