Dringende Hilfe zu Induktionsspannung und Magnetfelder (Physik)?

 - (Schule, Physik, Magnetfeld)

1 Antwort

Wie sieht denn dein bisheriger Ansatz aus? Du wirst dir ja hoffentlich schon Gedanken darum gemacht haben, in welche Richtungen die Kräfte zeigen und welche Regel du dafür anwendest.

Also mein Ansatz zu A ist dass sich die Kraefte des Magnetfeldes nach unten, also von N nach S bewegen und aus dem Grund die Elektronen im Leiterabschnitt sich nach dahin bewegen und sich deshalb der Leiterabschnitt nach Links dreht. Aber bei dem rest scheitert es bei mir komplett

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@FalconCrunch

Folgerung ist richtig, Begründung nicht. Das "dahin" solltest du etwas näher definieren. In Richtung des Magnetfeldes tun sie das nämlich gerade nicht. Was dann passiert, nämlich gar nichts, siehst du im Abschnitt B. In A und C bewegen sie sich orthogonal zum Magnetfeld.

Du kannst entweder ganz intuitiv die 3-Finnger-Regel anwenden oder das ganze physikalisch begründen. Vielleicht hattet ihr das ja schon.

F= q* v x B

Wobei v, B Vektoren sind und x das Kreuzprodukt. B ist die magnetische Felddichte, nicht die Strecke B.

Alternativ lässt sich das Kreuzprodukt schreiben als

F= q* |v| * |B| * sin(a)

Wobei a der Winkel zwischen v und B (Felddichte) ist und auf der Strecke "B" immer welchen Wert hat...? Und der Sinus ist an dieser Stelle...? Und das ganze Produkt ist dann...?

Daraus kannst du dann sehr einfach Schlüsse über den Fluss Phi und damit die Spannung U ziehen.

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@Dovahkiin11

Okay gut. Aufgabe 2 habe ich nun verstanden. Vielen dank dafuer. Gibt es denn eine Formel fuer Aufgabe 3 die mir helfen koennte? Danke im vorraus

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@FalconCrunch

Die induzierte Spannung u ist gleich der zeitlichen Ableitung des verketteten Flusses Psi=N*Phi. Das ist das Induktionsgesetz, wenn ich mich nicht irre. N ist die Windungszahl.

Phi wiederum ist nichts anderes als das Flächenintegral von B über dA

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@Dovahkiin11

Ich stelle mich ziemlich dumm an, dafuer entschuldige ich mich. Aber wie wuerde die Formel bezogen auf diese Aufgabe aussehen? Ich fehlte ziemlich oft in den Unterrichtsstunden (Nahezu jedes mal). Wuerde mich sehr darueber Freuen. Ich wuesste z.b nicht was Psi, B, dA und Phi sind auf diese Aufgabe bezogen. Es tut mir sehr leid fuer die ganzen Fragen :)

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@FalconCrunch

Ich kann, wie gesagt, nicht beurteilen, inwieweit ihr diese Formeln schon besprochen habt. Bei mir kamen sie erst im ersten Hochschulsemester. Wahrscheinlich nutzt ihr dieselben Formeln mit starken Vereinfachungen.

Die Magnetische Flussdichte B ist die magnetische Feldstärke H bezogen auf eine Fläche A. H interessiert hier in der Form nicht weiter.

Jetzt kann B je nach Konstruktion des Magneten örtlich homogen verteilt sein (der einfachste Fall) oder ortsabhängig verteilt sein.

In letzterem Fall müsstest du nach dem Gaußschen Integralsatz in Raum über eine geschlossene Fläche integrieren (also Doppelintegral), die einen der magnetischen Pole umhüllt, um an den magnetischen Fluss Phi zu kommen.

Der magnetische Fluss Phi "fließt" analog zum elektrischen Strom über eine bestimmte Bahn, hier den Magneten und den Luftspalt. Stell dir das näherungsweise als eine einzelne, geschlossene Schnur vor, die durch das gesamte magnetische Konstrukt, durch den Magneten, den Luftspalt und wieder in den Magneten läuft.

In deinem Fall gehe ich von einer homogenen Verteilung aus, das heißt, das (Integral B*dA) vereinfacht sich zu der Multiplikation B*A mit A als Querschnittsfläche der Spule.

Der Verkettungsfluss Psi ist die Bündelung aller einzelnen Flüsse Phi und lässt sich hier vereinfachend (unter Vernachlässigung von Randeffekten) als N*Phi berechnen. N ist die Windungszahl der Spule.

und die induzierte Spannung ist einfach nur die Ableitung des Verkettungsflusses. Je nach Konvention wird noch ein ( - ) davongesetzt (Lenzsche Regel).

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@Dovahkiin11

Was ich noch vergessen habe: B ist zwar nicht ortsabhängig, A aber zeitabhängig vom Typ B(t)=sin(wt). Das bringt dir die Frequenz in den Zusammenhang, und macht die zeitliche Ableitung etwas weniger sinnlos. Ansonsten wäre diese Null und der Generator würde nichts liefern.

Und vertan habe ich mich auch einmal: Die Integrationsfläche dürfte nicht geschlossen sein, sonst wäre auch dieses Integral gleich Null. Interessiert hier aber auch nicht weiter.

Sorry

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