Magnetfeld, Spule, Induktion < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Status: |
(Frage) beantwortet  | | Datum: | 10:38 So 24.02.2008 | | Autor: | itse |
| Aufgabe | 1.0 Druch ein scharf begrenztes, zeitlich konstantes, homogenes Magnetfeld der Flussdichte B = 0,10 T mit der Länge [mm] L_1 [/mm] = 6,0 cm wird eine kleine Spule mit der Windungszahl [mm] N_i [/mm] = 10 mit der konstanten Geschwindigkeit v = 2,0 [mm] \bruch{cm}{s} [/mm] hindurchgezogen. Die flache, quadratische Spule der Kantenlänge b = 3,0 cm besitzt den ohmschen Widerstand R = 0,010 [mm] \Omega. [/mm] Zum Zeitpunkt [mm] t_0 [/mm] = 0s taucht die rechte Seite der Spule in das Magnetfeld ein.
1.1 Begründen Sie, dass zur Aufrechterhaltung der konstanten Geschwindigkeit [mm] \vec [/mm] v im Zeitintervall 0s [mm] \ne [/mm] t [mm] \ne [/mm] 1,5s eine konstante Zugkraft F ausgeübt werden muss.
1.2 Zeigen Sie durch Herleitung, dass für den Betrag der Zugkraft gilt: [mm] F_z [/mm] = [mm] \bruch{(N_i \cdot{} b \cdot{} B)² \cdot{} v}{R} [/mm] |
Hallo,
1.1 Wenn die Spule in das Magnetfeld eintaucht entsteht eine Induktionsspannung sowie ein Induktionsstrom, dieser wirkt nach der Lenzschen Regel der Magnetfeldänderung entgegen. Somit wirkt eine Kraft nach links gerichtet und es muss eine Zugkraft [mm] F_z [/mm] aufgebracht werden, um die Geschwindigkeit konstant zu halten.
Stimmt diese Begründung? Hierbei wirkt doch auch die Lorentzkraft und es entsteht auch ein elektrisches Feld in dem Leiter, die sich beide die Waage halten. Oder irre ich mich da?
1.2 Es handelt sich doch um bewegte Ladungen im Magnetfeld, also:
F = Q [mm] \cdot{} [/mm] v [mm] \cdot{} [/mm] B
Nur finde ich nun keine weiteren Formeln die dazu passen könnten.
In der Lösung stehen folgende: [mm] F_z [/mm] = [mm] N_i \cdot{} [/mm] I [mm] \cdot{} [/mm] b [mm] \cdot{} [/mm] B und I = [mm] \bruch{U_i}{R} [/mm] und [mm] U_i [/mm] = [mm] N_i \cdot{} [/mm] B [mm] \cdot{} [/mm] b [mm] \cdot{} [/mm] v
Wie kommen die darauf? Ich finde diese nirgends. Die Formel I = [mm] \bruch{U_i}{R} [/mm] ist klar. Vielen Dank im Voraus.
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 07:32 Mo 25.02.2008 | | Autor: | itse |
Guten Morgen,
könnte es sich jemand anschauen? Es wäre sehr wichtig. Vielen Dank, itse.
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig  | | Datum: | 13:09 Mo 25.02.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo itse
> 1.0 Druch ein scharf begrenztes, zeitlich konstantes,
> homogenes Magnetfeld der Flussdichte B = 0,10 T mit der
> Länge [mm]L_1[/mm] = 6,0 cm wird eine kleine Spule mit der
> Windungszahl [mm]N_i[/mm] = 10 mit der konstanten Geschwindigkeit v
> = 2,0 [mm]\bruch{cm}{s}[/mm] hindurchgezogen. Die flache,
> quadratische Spule der Kantenlänge b = 3,0 cm besitzt den
> ohmschen Widerstand R = 0,010 [mm]\Omega.[/mm] Zum Zeitpunkt [mm]t_0[/mm] =
> 0s taucht die rechte Seite der Spule in das Magnetfeld
> ein.
>
>
> 1.1 Begründen Sie, dass zur Aufrechterhaltung der
> konstanten Geschwindigkeit [mm]\vec[/mm] v im Zeitintervall 0s [mm]\ne[/mm] t
> [mm]\ne[/mm] 1,5s eine konstante Zugkraft F ausgeübt werden muss.
>
> 1.2 Zeigen Sie durch Herleitung, dass für den Betrag der
> Zugkraft gilt: [mm]F_z[/mm] = [mm]\bruch{(N_i \cdot{} b \cdot{} B)² \cdot{} v}{R}[/mm]
>
> Hallo,
>
> 1.1 Wenn die Spule in das Magnetfeld eintaucht entsteht
> eine Induktionsspannung sowie ein Induktionsstrom, dieser
> wirkt nach der Lenzschen Regel der Magnetfeldänderung
> entgegen. Somit wirkt eine Kraft nach links gerichtet und
> es muss eine Zugkraft [mm]F_z[/mm] aufgebracht werden, um die
> Geschwindigkeit konstant zu halten.
>
> Stimmt diese Begründung? Hierbei wirkt doch auch die
> Lorentzkraft und es entsteht auch ein elektrisches Feld in
> dem Leiter, die sich beide die Waage halten. Oder irre ich
> mich da?
Dein Argument ist nicht falsch, aber zu ungenau, um Teil b) dann zu rechnen,
erstmal wirkt wegen der Lorentzkraft eine Kraft auf die Ladungen, die sie verschiebt, Folge : elektr, Feld E entgegen der Lorentzkraft. Die halten sich das Gleichgewicht, solange die Spule an den Enden offen ist. jetzt wird sie aber geschlossen, dadurch erst entsteht ein Strom! es ist jetzt nicht mehr statisch. die an den Enden der Spule entstandene Spannung treibt diesen Strom, bzw. die Lorentzkraft. durch die jetzt fliessenden Ladungen entsteht wieder Eine Kraft im Magnetfeld, F=B*I*l da es n Leiter der Länge l sind F=n*I*B*l
und dass diese Kraft entgegengesetzt der Bewegung wirkt folgt entweder aus der Richtung des Stroms direkt, oder aus der Lenzschen Regel.
> 1.2 Es handelt sich doch um bewegte Ladungen im Magnetfeld,
> also:
>
> F = Q [mm]\cdot{}[/mm] v [mm]\cdot{}[/mm] B
Q*v=I*l kannst du ausrechnen, wenn du dir den Strom durch den Leiter vorstellst.
Aber wahrscheinlich hattet ihr auch schon die Kraft auf einen stromdurchfl. Leiter mit F=B*I*l
> Nur finde ich nun keine weiteren Formeln die dazu passen
> könnten.
>
> In der Lösung stehen folgende: [mm]F_z[/mm] = [mm]N_i \cdot{}[/mm] I [mm]\cdot{}[/mm]
> b [mm]\cdot{}[/mm] B und I = [mm]\bruch{U_i}{R}[/mm] und [mm]U_i[/mm] = [mm]N_i \cdot{}[/mm] B
> [mm]\cdot{}[/mm] b [mm]\cdot{}[/mm] v
>
> Wie kommen die darauf? Ich finde diese nirgends. Die Formel
> I = [mm]\bruch{U_i}{R}[/mm] ist klar. Vielen Dank im Voraus.
Gruss leduart
|
|
|
|
