Bestimmen d Induktionsspannung < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 18:41 Mi 18.04.2007 | | Autor: | Artist |
| Aufgabe | Eine rechteckige Leiterschleife (Seite a= 4 cm ; Seite b=8 cm) wird mit der Geschwindigkeit v= 1 cm/s aus einem Magnetfeld der Stärke B= 0,5 T gezogen. Zur Zeit t=0 s verlässt die rechte Seite der Leiterschleife gerade das magnetfeld. Zeichne den zeitlichen Verlauf U_Ind (t).
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Hallo liebe Leute...
Meine Lehrerin hatte uns noch einen Tipp gegeben. Und zwar sollten wir mit der allgemeinen Formel für die Induktionsspannung arbeiten: U_Ind= [mm] -n\* '\phi. [/mm] Zuerst sollen wir [mm] \phi(t) [/mm] und dann die Ableitung von [mm] \phi(t) [/mm] zur Hilfe nehmen.
Also irgendwie denke ich mir, dass ich mit der Fläche der Leiterschleife arbeiten muss. Denn zum Zeitpunkt t=0 ist die Flächenänderung auch gleich 0. Nach einer Sekunde legt die Leiterschleife 1 cm zurück. Muss ich dann immer wieder die Zeit in Abschnitte aufteilen und dann immer wieder die Fläche berechnen?
Es wäre schön wenn mir jemand helfen würde.
MfG
Artist
Ich habe diese Frage in keine Foren auf anderen Internetseiten gestellt.
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 19:23 Mi 18.04.2007 | | Autor: | Kroni |
Hi,
du hast ja die Formel
[mm] U_{ind}=N*\Phi [/mm] (Punkt) gegeben.
Also die Ableitung von [mm] \Phi [/mm] zur Zeit.
[mm] \Phi=A*B
[/mm]
Das B-Feld ist ja konstant, d.h. die Ableitung von [mm] \Phi [/mm] zur Zeit wäre dann ja
[mm] \Phi(Punkt)=B*APunkt.
[/mm]
Die Flächenänderung pro Sekunde kannst du ja mit Hilfe deiner Geschwindigkeit berechnen.
Die Leiterschleife wird mit v=1cm/s aus dem B-Feld herausgezogen, sodass sich die Fläche verringert.
Pro Sekunde ziehst du dann ja 1cm deiner Leiterschleife aus dem B-Feld heraus, so dass du eine berechnebare Änderung der Fläche pro Sekunde errechnen kannst.
Da deine Geschwindigkeit konstant ist, ist die Flächenänderung auch konstant.
Bitte verrate mir noch mal, ob die Seite, die am Rand des B-Feldes liegt gleich der Seite a oder gleich der Seite b ist.
Lieben Gruß,
Kroni
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 19:48 Mi 18.04.2007 | | Autor: | Artist |
Ersteinmal vielen vielen Dank für die Antwort.
Zu der Frage mit den Seiten der Leiterschleife: Die waagrechten Seiten sind 8 cm lang, die senkrechten 4 cm. Das heißt also, dass das Maß der Fläche im Zeitpunkt
t1=0,0004 [mm] m^2 [/mm]
t2=0,0008 [mm] m^2 [/mm]
t3=0,0012 [mm] m^2 [/mm]
t4=0,0016 [mm] m^2
[/mm]
t5=0,002 [mm] m^2
[/mm]
t6=0,0024 [mm] m^2
[/mm]
t7=0,0028 [mm] m^2
[/mm]
t8=0,0032 [mm] m^2 [/mm] beträgt. Aber muss ich denn die Fläche in t8 auch mitberechnen? Weil in der Zeit befindet es sich ja komplett außerhalb des Magnetfelds. Daher kann doch keine Induktionsspannung entstehen...Oder muss ich die Fläche in t8 miteinbeziehen?
Ich habe mal versucht [mm] \phi [/mm] in den einzelnen Zeitpunkten zu berechnen. Ich habe dann t8 auch miteinbezogen. Dann habe ich die Punkte in ein Koordinatensystem eingetragen und natürlich eine lineare Gerade bekommen.
Dann habe ich einfach die Steigung der Geraden ausgerechnet, damit ich, wie meine Lehrerin das vorgeschlagen hatte, die Ableitungsfunktion von [mm] '\phi [/mm] erhalte.
Für die Steigung, die ja auch die Ableitung ist, habe ich mit der Zwei-Punkte-Form 0,00048 herausbekommen und auch eingezeichnet.
Ist es bis hierhin richtig? Ich hoffe ja... :)
Jetzt weiß ich aber nicht, wie ich die Funktion für U_ind (t) zeichnen soll. Ich hab mir überlegt, dass wenn das [mm] \phi [/mm] steigt, dann geht die Induktionsspannung in den negativen Bereich...oder? Aber Was passiert dann im Zeitpunkt t8? Dort gibt es doch keine Induktionsspannung mehr, oder?
Danke für eure Hilfe im voraus.
MfG
Artist
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 19:58 Mi 18.04.2007 | | Autor: | Kroni |
Hi,
im prinzip gehst du richtig vor.
In der Zeit von t=0 bis t=8 wird eine Spannung induziert.
Da sich die Leiterschleife mit v=0,01m/s bewegt, benötigt diese ja genau 8s, um die 0,08m ihrer Breite zurückzulegen.
Nach t=8s ist die Leiterschleife aus dem B-Feld komplett herausgezogen worden, so dass keine weitere Spannung induziert wird.
Nun gut, ich würde hier einmal eine Funktion aufstellen, die die von dem B_Feld durchsetzen Fläche beschreibt:
Zum Zeitpunkt t=0 ist die Komplette Fläche [mm] A=0,08*0,04m^2 [/mm] vom B-Feld durchsetzt.
Dann wird ja die Leiterschleife aus dem B-Feld herausgezogen.
Hierfür gilt: Nach t Sekunden hat die Leiterschleife ja die Strecke
s=v*t = 0,01m/s *t zurückgelegt.
Also ist schon die Fläche A(t)=0,01m/s * 0,04m * t aus dem B-Feld herausgezogen worden.
D.h. du hast eine Flächenänderung von -0,01m*0,04m /s
Das Minus kommt daher, weil du ja die Fläche aus dem B-Feld herausziehst.
Da die Flächenänderung Konstant ist, ist auch die induzierte Spannung konstant, für die dann gilt:
U=N*B*Flächenänderung
N=1, da du ja nur eine Leiterschleife hast,
B ist vorgegeben,
Die Flächenänderung hast du oben berechnet.
D.h. du kannst hiermit die induzierte Spannung berechnen, die über die gesamten 8 Sekunden zu messen ist.
Lieben Gruß,
Kroni
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 20:05 Mi 18.04.2007 | | Autor: | Artist |
Vielen Dank!
MfG
Artist
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(Frage) reagiert/warte auf Reaktion  | | Datum: | 15:31 Fr 20.04.2007 | | Autor: | kiki130 |
| Aufgabe | | Berechnen sie die Induktionsspannung, die am Widerstand R auftreten. |
Im Prinzip habe ich die selbe aufgabe, nur dass ich die INduktionsspannung am Widerstand bestimmen soll, der 4 OHm beträgt. wie soll man denn das machen?
ist damit die effektive Spannung Ueff= U/ Wurzel2 gemeint?
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(Antwort) fertig | | Datum: | 18:27 Fr 20.04.2007 | | Autor: | leduart |
Hallo kikki
Kannst du die Aufgabe genauer aufschreiben? sobald nämlich Strom fliesst entsteht ja auch durch die Änderung des Stroms am Anfang und Ende wieder eine Induktionsspannung mit dem entgegengesetzten Vorzeichen!
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 19:28 Fr 20.04.2007 | | Autor: | kiki130 |
| Aufgabe | Also, hier die komplette Aufgabe:
ein homogenes Magnetfeld mit der FLussdichte B= 0,8T steht senkrecht zur Zeichenenbene und ist dort auf ein quadratisches Gebiet der Kantenlänge 9cm begrenzt. Durch dieses wird ein rechteckiger Drahtrahmen mit einem Widerstand R? 4 Ohm (Drahtrahmen ist 3cm breit und 6cm lang) mit einer konstanten Geschwindigkei v= 1,5cm/s von links nach rechts gezogen.
Die Zeitmessung beginnt, wenn der rchte Rand des Drahtrahmens den Magnetfeldbereich berührt. Nch der Zeitspanne 12s wird der Drahrahmen in einer vernchlässigbar kleinen Zeit abgebremst, erneut beschleunigt und wiederrum 12s lang mit v=1,5cm/s in die engegengesetzte Richtung bewegt.
Berchnen Sie die verschiedneen Induktionsspannungen, die im Zeitintervall 0<t<24s am Widerstand R auftreten. |
An und für sich ist mir klar, dass sich die Induktionsspannung vergrößert, solange der Rahmen weiter in das Feld eintaucht, danach bleibt sie gleich, solange sich der Rahmen komplett im Feld befindet, und wenn der Rahmen das Feld verlässt gibt es wieder Induktionsspannung mit umgekehrtem Vorzeichen.
Die Formel dafür ist ja U= dvB.
Doch was ist mit der Spannung AM WIDERSTAND gemeint? das verstehe ich nicht so recht.Auch ist der Rahmen laut Skizze an keiner Spannung angeschlossen.
Ich hoffe, die Aufgabe ist jetzt verständlicher.
Lg
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(Antwort) fertig | | Datum: | 19:57 Fr 20.04.2007 | | Autor: | leduart |
Hallo
Wenn der Rahmen ganz geschlossen ist und insgesamt einen Widerstand von [mm] 4\Omega [/mm] hat, kann man nicht von Spannung reden, höchstens von einer Feldstärke oder ner Ringspannung. wenn R an einer Stelle eingebaut ist, liegt die Spannung eben da an.
Allerdings ist die Spannung 0 solange der Rahmen ganz innerhalb B ist, und nicht konstant. Bein Eintritt in das Feld entsteht sprunghaft eine konstante Spannung, sobald der Rahmen ganz im Feld ist wird sie 0, wegen des Stromes,der sich ja dann auch auf 0 ändert, gibt es einen kurzen Moment, indem man ne entgegengesetzte Spannung hat.
sobald ein Ende des Rahmens das Feld wieder verlässt, hat man wieder ne Spannung, jetzt in umgekehrter Richtung.
Ich denk der Widerstand ist für weitere Aufgaben wichtig, wenn später gefragt wird, wie gross die Kraft ist,die man braucht, um das Ding mit der vorgegebenen Geschw. zu bewegen.
Für den Rest sieh die vorigen posts.
Gruss leduart
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 11:20 Sa 21.04.2007 | | Autor: | kiki130 |
Dankeschön! Ich glaub, ich hab es jetzt. Werd mal weiter lernen, am Mittwoch scheib ich Physik-Abiklausur.
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