Induktion in einer Spule < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 21:17 Do 19.03.2009 | | Autor: | LiliMa |
| Aufgabe | Gegeben ist eine flache Rechteckspule mit N = 100 Windungen, der Höhe h = 20 cm, der Breite b = 3,0 cm und den Anschlüssen 1 und 2 (siehe Skizze). Diese Spule steht senkrecht über einem Magnetfeld (homogen, Flussdichte ), das durch die Ebene e nach oben begrenzt ist. Die Feldlinien des Magnetfeldes verlaufen horizontal, wie die Skizze mit Blick von vorne zeigt. Es wird vorausgesetzt, dass die Querschnittsfläche der Spule stets senkrecht auf den Feldlinien steht. Die Spule ist über ihre Anschlüsse 1 und 2 an ein empfindliches Spannungsmessgerät angeschlossen. Während man die Spule mit einer konstanten Geschwindigkeit von 1,5 [mm] cm·s^{1} [/mm] senkrecht nach unten in das Magnetfeld hineinbewegt, wird am Messgerät die Spannung 10,8 mV angezeigt.
Die Spule benötig 0,2 s um vollständig in das Magnetfeld einzutauchen.
[Dateianhang nicht öffentlich]
Aufgabe:
Die Spule befinde sich nun genau am Rand des durch [mm] \epsilon [/mm] begrenzten Magnetfeldes und wird frei fallen gelassen. In dem Augenblick in dem die Spule komplett in das (als unendlich nach unten ausgedehnt) Magnetfeld eingetaucht ist wird das Magnetfeld innerhalb von 0,2 s auf Null linear heruntergefahren.
Zeichne eine Skizze eines Diagrammes dass die Abhängigkeit der induzierten Spannung von der Zeit darstellt und erkläre. |
Hi und guten Abend,
meine Lösung sieht so aus:
[Dateianhang nicht öffentlich]
Da sich die Fläche proportional zur Spannung verhält und die Spule eingetaucht wird, wird eine Spannung induziert. Diese steigt von 0- 0,2s linear an und nimmt abschließend wieder ab, da die Spannung auch Proportional zur Stärke des B Felds ist.
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: gif) [nicht öffentlich]
Anhang Nr. 2 (Typ: png) [nicht öffentlich]
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 21:40 Do 19.03.2009 | | Autor: | leduart |
Hallo
Leider falsch! Die Spannung ist nicht prop. Groesse von A, sondern zu A' also der Aenderung von A. es steht da ja schon, wenn man mit konstantem v die Spule reinschiebt ist U konstant.
Ebenso falsch ist, dass die Spannung prop zu B ist bei festem A sondern prop. zur Aenderung von B!
Der erste Teil deiner Zeichnung ist qualitativ richtig, aber die Werte sind falsch. wie lange dauert es denn bis sie h=0,2m gefallen ist? sicher nicht 0,2s. aber waehrend der Fallzeit wird A proportional zur Geschw. zu und da die ja beim freien Fall steigt nimmt U zu.
also 1. die Zeit ausrechnen, fuer 0,2m freien Fall. 2. die erreichte Geschw. ausrechnen. daraus die maximale Spannung.
War die 0,2 s fuer das Eintauchen vorgegeben? dann rechnet man mit Reibung und du musst die maximalgeschw= doppelte Durchschnittsgeschw. nehmen.
Gruss leduart
danach ueberlegen was bei linearer Aenderung von B passiert.!
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 21:51 Do 19.03.2009 | | Autor: | LiliMa |
Also ich muss das ja nicht mathematisch korrekt machen. Es geht nur um eine richtige Skizze der Kurve die entsteht. Die Werte sind nicht endscheident.
Also ich kann dann so begründen, dass die Spannung am Anfang steigt, weill die Spule ja im freien Fall nach unten ist und die Flächenänderung proportional zur Spannung ist.
Und jetzt ist es doch so, dass wenn die Spule eingetaucht ist, wegen der Bewegung der Spule keine Spannung mehr induziert wird. Aber dadurch dass das B-Feld reduziert wird, wird ja wieder eine Spannung induziert.
Muss die Kurve im Schaubild dann noch weiter ansteigen und nach 0,2s komplett auf 0 fallen?
Gruss
Lilli
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(Antwort) fertig | | Datum: | 22:12 Do 19.03.2009 | | Autor: | leduart |
Hallo
wie gesagt, der erste Teil ist qualitativ richtig. im zweiten Teil ist U konstant, weil die AENDERUNG von B konst ist. nach den 0,2s dann direkt auf 0.
ob die konstante spannung im 2.ten Teil gleich der im ersten erreichten ist, kleiner oder groesser haengt von der Endgeschw. beim Reinfallen ab. Wenn man realistisch rechnet, sollte sie im 2 ten Teil kleiner (etwa halb) des erreichten punktes der ersten sein. Grund: Zeit zum reinfallen dieselbe, Durchschnittsgeschw alsodurchschnittliche aenderun von A und B dieselbe, aber maximalaenderung von A ist doppelt so gross wie die konstante aenderung von B. also sprung auf die haelfe der spitze und dann 0,2s konstant, dann 0.
Gruss leduart
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