Negative Spannung bei elektromagnetischer Induktion?
Hi Leute, hätte mal eine Frage über die 11. Klasse Physik. Wir machen zur Zeit elektromagnetische Induktion und haben jetzt einen Versuch gemacht:
"Eine Spule mit 50 Windungen und dem Drahtwiederstand 50 Ohm wird mit 5 Centimetern pro Sekunde senkrecht zu den Feldlinien durch ein Magnetfeld der Stärke 1,5 Tesla. Berechnen sie die Induktionsspannung!"
Ich hba jetzt schon mal ausgerechnet, dass eine Induktionsspannung von 1,1 Volt entsteht, allerdings steht auf der Lösung, dass die Spannung beim Einschieben der Spule -1,1 Volt besteht und erst beim Herausschieben auf +1,1 Volt ansteigt (zwischendrin ist sie halt auf 0, warum ist mir klar).
Jetzt meine Frage:
Warum ist die Spannung beim Einschieben negativ und beim Herausschieben positiv?
Schon mal danke für euere Antworten, bitte keinen Blödsinn! Gruß Asterix1
4 Antworten
Diese Frage beantwortet das Lenz´sche Gesetz. Die Induktionsspannung ist stets so gerichtet, dass sie die Ursache des Induktionsvorganges, in diesem Fall die Bewegung der Spule, hemmt. Wäre das nicht der Fall dann wäre das ein Widerspruch zum Energieerhaltungssatz. Die Folge wäre ein perpetuum mobile. Der Satz von der Erhaltung der Energie schließt aber die Existenz eines perpetuum mobile ausdrücklich aus.
LG
Die Induktionsspannung ist Uᵢ = n dФ/dt , wobei n die Windungszahl ist und
dФ/dt die Ableitung bzw. zeitliche Änderung des magn. Flusses Ф.
Mit Ф = B A ist hier (da die Spulenquerschnittsfläche A konstant) dФ/dt = Ḃ A
(Ḃ = dB/dt = Ableitung der Flussdichte B nach der Zeit). Beim Hereinkommen
in das Feld nimmt B zu und Ḃ ist positiv, beim Herauskommen ist Ḃ negativ.
Ich hau mal noch was dazu:
Weil das Induktionsgesetz abgeleitet aus den Maxwell-Gleichungen lautet:
rot E = - dB / dt. (Das ist das, was Halswirbelstrom gesagt hat).
Jetzt musst du nur sehen, das allein das dB / dt, also die Änderung der Flussdichte, beim reinschieben z.B. pos. ist und beim rausschieben negativ. Also ist das E-Feld beim reinschieben andersrum gerichtet als beim rausziehen.
Wegen den zwei verschiedenen Polenden eines Magnetes, einmal + und einmal Minus. Also Nord und Süd. Eine Amplitude beim Drehstrom z.B. geht ja auch ins Negative. (Sinuswelle)
Mit den Polen hat das nichts zutun. Ich könnte ja auch über die Lorentzkraft die Induktion herleiten. Da könnte man z.B. eine Leiterschleife in einem quasihomogenen B-Feld vergrößern und verkleinern. Das Vorzeichen ändert sich dann jeweils, die Pole sind noch immer wo sie sind. Würde man die Pole vertauschen, würden sich lediglich + und - vertauschen, aber für beide Varianten. Die Pole haben folglich mit seinem Problem nichts zutun.