Physik: Wie Spule ausrichten?
Man taucht eine Spule in ein Magnetfeld ein und durch die Spule selbst fließt ein Strom. Laut Lorenzkraft wirkt auf die Spule so nur nach unten eine Kraft, die rechts und links hebt sich auf.
Wenn man die Spule komplett eintaucht, wirkt keine Kraft mehr auf die Spule: oben, unten, rechts und links hebt sich auf.
Es gibt noch eine Möglichkeit: Die Spule parallel zum Feld B drehen, so würde auch keine Kraft mehr auf die Spule wirken, wieso?
Es geht mir nur um Aufgabe c)
Die Aufgabe ist von Leifi: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/stroeme-magnetisches-feld/aufgabe/kraft-auf-spule
2 Antworten
Die LorentzKraft entsteht nur, wenn Stromrichtung und die Magnetfeldrichtung (zumindest teilweise) senkrecht aufeinander stehen. Wenn sie perfekt parallel ausgerichtet sind, entsteht auch keine LorentzKraft mehr.
Was meinst Du?
1. Die Darstellung ist etwas ungeschickt. Es scheint als sei das B-Feld nur in einem schmalen Spalt (wie man es in einem Experiment auch machen würde), was eine Drehung um 90° verhindern würde. In der Theorie ist es aber natl. möglich.
2. Es gibt ja mehr als parallel, oder senkrecht und nur bei perfekt paralleler Ausrichtung verschwindet die LorentzKraft. So lange ein Winkel >0° zwischen Strom und B-Feld vorhanden ist, gibt es ja sozusagen eine Komponente, die senkrecht zu einander steht und daher auch immer zu einer verkleinerten LorentzKraft.
Dieses Prinzip könnte von der vektoriellen Zerlegung, KraftAddition/Zerlegung, oder zB Überlagerungen von Geschwindigkeiten bekannt sein. Oder man nimmt Diagramme, oder SchiffeVersenken...man kann einen Vektor über Winkel und Länge bestimmen, oder eben über seine Komponenten in X und Y Richtung.
FL=I×B×s×sin(alpha) bei a=90° ist sin(a)=1 und FL maximal
bei a=0° ist sin(a)=0 und FL=0
Diese Überlegung kann man bei allen winkelabhängigen Größen machen. Man muss nur immer schauen, ob das Maximum bei 90° liegt (Sinus), oder bei 0° (Cosinus).
Es gibt noch eine Möglichkeit: Die Spule parallel zum Feld B drehen, so würde auch keine Kraft mehr auf die Spule wirken, wieso?
In zwei Seiten des Spulenrechtecks fließt dann der Strom parallel zum Magnetfeld und es entsteht keine Kraft.
In den zwei anderen Seiten fließt der Strom quer zum Magnetfeld und es entsteht jeweils eine Kraft, aber da die Stromrichtungen einander entgegengesetzt sind, sind es auch die Kräfte. Auf die Spule wirkt dann ein Drehmoment. (Die Formulierung "keine Kraft" scheint mir darauf nicht wirklich zuzutreffen.)
http://exbook.de/20050605-kraft-auf-stromdurchflossenen-leitern-im-magnetfeld-der-elektromotor/
Erstmal vielen Dank :)
Das wusste ich nicht. Da kann ich lange versuchen mir die Hände zu verdrehen.
Folgendes habe ich probiert: Es ist auf dem Bild der magnetische, dreht man nun die Spule um 90°, so dass Strom und Magnetfeld parallel ausgerichtet sind, muss ich ja nur noch dieses untere Ding betrachten, da der mag. Raum auf dem Bild sehr eng ist.
Da dachte ich hö: So komme ich nicht weiter, also habe ich versucht, mir zu erklären, das um den Draht selbst noch ein Magnetfeld entsteht, nur die Erklärung half mir auch nichts.
Daher die Frage: Wieso? :D