Induktion < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 09:43 So 27.05.2007 | | Autor: | Kathryn |
| Aufgabe | Gegeben ist der Stab S mit dem Wiederstand R= 0,2 Ohm, der auf horizontalen Schienen (Abstand 0,2 m) entlanggleitet. Er ist mit den Polen P und Q verbunden und zwischen Stab und P und Q befindet sihc ein homogenes Magnetfeld (B=0,2T)
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Wenn nun in P und Q eine spannung von 1,0 V angelegt wird, fängt sich der Stab an zu bewegen. Ich soll nun die Stromstärke in S berechnen, wenn sich der Stab zu bewegen anfängt und wenn er sich mit 5,0 m/s bewegt.
Ich kenne keine Formel mit der ich das machen könnte, kann mir bitte jemand helfen!!!
Danke
P.S: War 1991 in Baden-Württemberg Grundkurs Physik Abiaufgabe, falls das jemandem was sagt.
Ich habe diese Frage in keinem anderen forum gestellt.
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 11:47 So 27.05.2007 | | Autor: | Infinit |
Hallo Kathryn,
ohne Bild ist das Ganze etwas schwer vorstellbar, aber ich beginne einfach mal mit ein paar Erklärungen. Der erste Teil der Aufgabe ist nicht sehr schwer zu lösen, das Ohmsche Gesetz hilft Dir hier weiter.
1V Spannung angelegt, bei 0,2 Ohm Widerstand ergibt sich also ein Strom von 5 Ampere. Was bewirkt nun das Magnetfeld? Der Strom, der durch den Stab fließt, bewirkt zusammen mit dem Magnetfeld, dass sich der Stab anfängt zu bewegen. Verbunden damit ist eine Kraft, die auf einen stromdurchflossenen Körper in einem Magnetfeld wirkt. Diese Kraft ist so gerichtet, als ob ein elektrisches Feld vorhanden wäre, das senkrecht auf der von der Bewegungsrichtung und dem magnetischen Feld gebildeten Ebene steht. In Vektorschreibweise sieht das so aus:
$$ E = v [mm] \times [/mm] B [mm] \, [/mm] . $$
Es erfolgt in dem Stab eine Ladungstrennung, an einem Ende des Stabes sammeln sich positive Ladungen, am anderen Ende negative Ladungen an. Zwischen diesen beiden Punkten entsteht eine induzierte Spannung, deren Größe von der Länge des Stabes, der Geschwindigkeit und der Größe des Magnetfeldes abhängt.
$$ [mm] u_{ind} [/mm] = a v B [mm] \, [/mm] , $$ wobei a die Länge des Stabes sein soll. Die Geschwindigkeit v ist vorgegeben, B kennst Du auch, also lässt sich die induzierte Spannung berechnen. Es kommt ein Wert kleiner als 1 V dabei heraus. Diese Spannung ist der ursprünglich angelegten Spannung von einem 1 V entgegengesetzt, die am Stab vorhandene Spannung ergibt sich also durch
$$ [mm] u_{Stab} [/mm] = 1 V - [mm] u_{ind} \, [/mm] . $$
Der Widerstand hat sich dabei nicht geändert, das Ohmsche Gesetz liefert Dir jetzt also, vergleichbar zum ersten Teil der Aufgabe, die Stromstärke durch den Stab.
Mit diesen Tipps sollte die Aufgabe einfach zu lösen sein.
Viel Spaß dabei wünscht
Infinit
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