Lampe kaputt? Fassung defekt? Miss halt mal mit einem Phasenprüfer ob jede Lampe Spannung hat. Konzeptmäßig falsch hast du nichts gemacht, aber vielleicht irgendwas übersehen.

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Wie erklärt man die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung bei einer Spule im Wechselstromkreis richtig?

Hallo, wir behandeln aktuell in Physik das Verhalten einer Spule im Wechselstromkreis.

Festgestellt haben wir bisher, dass es eine Verzögerung von Strom und Spannung in einer Spule von pi/2 gibt. Aber irgendwie gibt es jetzt 2 Erklärungen, die aber aus meiner Wahrnehmung, 2 unterschiedliche Annahmen machen:

Die 1. Erkärung beschreibt das ganze quantitativ. Die Spannung über einer Induktionsspule ergibt sich zu : U = L* dI/dt . Umgeformt erhält man dann das die maximale Induktionsspannung u(max) = i(max) * w* L ist.

Im Grunde will mir die Formel vermitteln, dass hier der Strom kausal für die Spannung über der Spule verantwortlich ist, was in meinen Augen auch mehr Sinn macht. Ist der Strom durch eine Sinusfunktion beschrieben, dann ändert sich das magnetische Feld dann am stärksten und damit der magnetische Fluss durch die Spule, wenn auch die Änderung der Stromstärke maximal ist. Also muss die Induktionsspannung U die Ableitung dieser sinusförmigen Stromfunktion sein, was der cos ist und damit auch die Phasenverschiebung von pi/2 nach links erklärt. Strom ist hier also kausal für die Spannung.

Was mir hier allerdings nicht gefällt ist, dass die Spannung dem Stromfluss teilweise auch entgegenwirkt (Lenzsche Regel), was wiederum den Strom selbst drosseln müsste.

Die zweite Erklärung ist von rein qualitativer Natur und sieht die Induktionsspannung kausal für den Strom durch die Spule, viele sagen ja auch "der Strom läuft der Spannung voraus". Es läge ja daran, dass eine Spule grundsätzlich träge sein und erst später Strom fließen kann, wenn Spannung da ist. Aber wie will man das anschaulich erklären? Auch kann man doch nicht auf den Strom verzichten, denn es ist ja der Strom, der durch das sich aufbauende Magnetfeld gedrosselt wird und damit den Strom sozusagen verzögert.

Ich hoffe man, versteht, wo mein Problem liegt. Es geht so ein bisschen um die Kausalität, ist es der Strom der in der Spule die ganze Spannung bewirkt, oder die Spannung, die einen verzögerten Strom entstehen lässt?

Danke im Voraus!

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Die Perspektive kannst du dir aussuchen.

Denk dir als mechanischen Vergleich die Beziehung zwischen F und v bei einer beschleunigten Bewegung:



Ist es nun die Geschwindigkeitsänderung der Masse die eine Kraft bewirkt, oder die Kraft, die eine Geschwindigkeit entstehen lässt? Das ist haargenau das Selbe:

  • Einmal beobachtest du eine Kraft (Wirkung), weil du die Masse beschleunigen magst (Ursache),
  • im anderen Fall erfährt die Masse eine Geschwindigkeitsänderung (Wirkung) weil du mit einer Kraft (ursächlich) auf sie drückst.

Letztendlich zählt der Zusammenhang - was hier Ursache und Wirkung ist, ist nebensächlich.

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Warum rotiert etwas ohne erkennbaren Anstoß überhaupt? 

Natürlich gibt es immer eine Ursache...

Beispiel: In einem Tiefdruckgebiet Strömt Wind von außen ein, die Corioliskraft lenkt diesen ab. Folglich kommt es zu einer Rotation.

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Das ist ein sogenannter "elektrischer Stuhl" für Transistoren...

Du schaltest genau einmal ein und beim Ausschalten ist der Transistor und möglicherweise auch der Arduino gegroundet. Warum wohl?

Du hast eine etwas seltsame Art, die Spule anzusteuern. Abgesehen davon, kann man aus dem "Schaltplan" nichts erkennen. Der Arduino liefert nicht den notwendigen Basisstrom. Nimm eine Darlington Schaltung oder einen MOSFET.

Den Arduino mit einer induktiven Last verbinden ist brutal - würde ich nie tun, selbst mit Freilaufdiode nicht.

Wenn du sagst, du weiß nicht mal ob das ein NPN oder ein PNP ist, dann frag ich mich, ob du nicht erst mal die Grundlagen lernen solltest.

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Frieden ist nicht Unterstützung von Terroristen. Wenn du da mitmarschierst, tust du aber letzteres. Sorry wenn dir das nicht gefällt - ist aber so.

Wenn so eine Proklamation einseitig ausgerufen wird, kannst du davon ausgehen, dass etwas nicht stimmt. Den Mord von mehr als tausend Israelis hier klammheimlich zu vertuschen bedeutet eine grwisse Nähe zu Antisemitismus - willst du dich dafür hergeben?

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Wie? Was meinst du mit Zentrum? Im Zentrum des Torus ist das Feld näherungsweise durch das Ampere'sche Gesetz gegeben:



wenn R den mittleren Radius des Torus bezeichnet. Homogen ist das Feld natürlich nicht ganz, wenn auch in guter Näherung.

Außerhalb des Torus ist das Feld nur Null wenn man eine spezielle Wickeltechnik verwendet; denn ansonsten hast du ja eine Leiterschleife:

Bild zum Beitrag

https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12759463)

Dieses axiale Feld ist bei vielen Windungen meist gegenüber dem internen Feld vernachlässgbar.

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Warum glaubst du gibt es einen Studiengang Bauingenieur/Architekt, wenn das jeder Physiker machen könnte? Nein, woher sollst du das entsprechede Wissen denn haben? Du gehst ja nicht einfach her und sagst "so, jetzt möchte ich Architekt werden" und beginnst am nächsten Tag in einem Job. Ein Physiker kann ja auch keinen Airbus fliegen oder eine Herzklappe einsetzen.

Abgesehen davon studiert man nicht Mathematik, um nacher irgendwlche trivialen Berechnungen durchzuführen - das lernt man im entsprechenden Studiengang oder an einer FH. Du lässt dich ja auch nicht zum Formel I Piloten ausbilden um nachher ein Golfcart zu fahren. Das sind keine Aufgaben für Mathematiker.

Du hast etwas seltsame Vorstellungen was Ausbildungen betrifft...langsam glaube ich, dass du ein Troll bist.

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Ja der Mensch ist der Verursacher

Es gibt einen antropogenen Anteil, dessen Existenz von Jahr zu Jahr immer mehr zur erdrückenden Gewissheit wird. Ich verstehe iegentlich nicht, wie Leute, die sich kaum mit der Materie beschäftigen hier dauernd so tun, als wüssten sie alles und wären Experten. Natürlich hat es einen Einfluss, wenn innerhalb von bloß 100 (!!!) Jahren der CO2 Anteil der Atmospäre von 300 auf über 400ppm angestiegen ist - nur Spinner können hier behaupten, dies hätte keinen Einfluss. Das ist schlichtweg Verweigerung gesicherten Physik-Wissens, also absurd.

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Lade und Entladevorgang Kondensator?

Ladevorgang:

Der Stromkreis wird geschlossen und die Spannung drückt die freien Ladungsträger auf die Kondensatorplatten. Der Kondensator beginnt sich aufzuladen. Anfangs ist noch viel Platz auf den Platten und deshalb hat die Spannung es leicht die Ladungen auf die Platten zu pressen und der Strom fließt schnell. Aus diesem Grund ist der Strom zu diesem Zeitpunkt sehr hoch, weil viele Ladungen auf die Platten passen. Mit der Zeit passen weniger Ladung auf die Platten und somit wird der Strom kleiner, bis irgendwann so viele Ladungen sich auf den Platten befinden, sodass keine Ladungen mehr drauf passen und der Kondensator voll aufgeladen ist. Durch den minimalen Stromfluss wird die Spannung an den Widerstand ziemlich klein, somit beginnt die Spannung am Kondensator zu steigen. Durch den Ladevorgang baut sich eine Spannung auf, die entgegen der Eingangsspannung wirkt. Bis diese Spannung so groß wird, währenddessen der Strom immer kleiner wird, bis er schließendlich sich mit der Eingangsspannung in Summe zu 0 aufhebt.

Entladevorgang:

Der Schalter wird betätigt und der Strom kehrt seine Richtung um. Das bedeutet, dass der Strom jetzt in die entgegengesetzte Richtung fließt. Somit fängt auch an der Strom sich die Ladung zurück zu nehmen, sprich die Ladungen verlassen die Kondensatorplatten. Anfangs fließt noch viel Strom, weil sich noch relativ viele Ladungen auf den Platten befindet. Aber nach und nach werden es immer weniger und der Strom fließt langsamer, bis er irgendwann ziemlich klein ist. Dadurch das der Strom geringer wird am Kondensator, sinkt auch die Spannung am Kondensator.

ist das alles korrekt so? Habe ich was wichtiges vergessen zu erwähnen?

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Ja, wissenschaftlich formuliert ist das nicht, aber am Ende stimmt es halbwegs. Ladungen brauchen keinen "Platz", der nicht mehr zur Verfügung steht, wenn der Kondesator voll ist.

Was du hier in 20 Sätzen für den Aufladevorgang beschreibst lässt sich durch die Integralgleichung



mit der Lösung



kurz und bündig beschreiben (nur falls du schon weißt, was ein Integral ist)

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Ist sehr umständlich formuliert: Die haben



explizit ausformuliert; dadurch bleibt im Nenner am Ende nur ein R~ hoch 2. Man hätte das gleich kürzen können...

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Grob gesprochen wird der Strom Null sobald du eine Seite der Leitung trennst.

Wenn du am einen Ende abdrehst, wird der Verbraucher am anderen Ende nicht sofort etwas mitbekommen, da es eine gewisse Laufzeit erfordert, bis sich die Information dorthin ausgebreitet hat. Stoßwellen breiten mit der Gruppengeschwindigkeit des Leiters aus, diese bestimmt sich durch die Dispersionsrelation, diese wiederum durch Material und Geometrie. Bei jedem Ein- bzw- Ausschaltvorgang tritt eine neue Stoßwelle auf, die je nach Leitungsanpassung (Stichwort Wellenwiderstand) unzählige Male hin und her reflektiert wird, bis sich jener Zustand einstellt, den man als "stationär" betrachtet. Bei einer Niederspannungs 50Hz Steckdose bekommt man von diesen schnellen Ereignissen natürlich nichts mit, aber in der Hochfrequenztechnik ist dies normal. Kann man hier gut nachlesen.

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Im Mathe Bachelor...😂 war das ein Witz?

Natürlich. Von der ersten Minute an. Du sprichst von einem Mathematik-Studium, was glaubst du, worum es hier geht? Um Kastanien zählen?

Ich hab Mathematik nicht studiert, aber soviel ich weiß gibt es im 1. Semster gleich lineare Algebra und Analysis-1, in den weitern Semestern dann Analysis-2, 3, ... hinzu gesellen sich diskrete Mathematik, etc, etc.

Mit Mathe auf Abi-Niveau hat das NULL zu tun. 30% der Studienanfänger werfen in den ersten drei Wochen das Handtuch.

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oh ja,

wenn ich jung wäre würde ich was in diese Richtung machen. Das hat Zukunft.

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Die Miller-Indices sind die reziproken Achsenabschnitte der entsprechenden Netzebene, wobei man gegebenenfalls mit einem Faktor multiplizieren muss, sodass man drei ganze teilerfremde Zahlen erhält.

Du kannst das hier ganz leicht verifizieren und deine Beispiele nachstellen:

http://calistry.org/calculate/latticePlanesMillerIndices

Oder anders herum: Eine Ebene mit den Miller-Indices h, k, l steht senkrecht auf den reziproken Gittervektor (h*b1, k*b2, l*b3), wobei b1, b2 und b3 die reziproke Basis ist.

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Innovative Materialien entwickelt man nicht "einfach so"...das stecken große Teams dahinter und als Bachelor hast du niemals das Wissen, mit der Speerspitze in der Materialwissenschaft mitzuhalten. Das Know-How bekommt man nur durch jahrelange Forschungstätigkeiten und praktische Erfahrung. Ausnahmen mag es geben, aber die sind sehr sehr spärlich.

Flapsing formuliert: Ein Bachelor-Abschluss ist nichts! Den hat man eingeführt, damit Studienabbrecher auch etwas vorzuweisen haben.

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