Lorentzkraft F = Q · v · B. Induktionsspannung entsteht bei Änderung des magnetischen Flusses Φ = B · A.
1Lorentzkraft
F = Q · v · B; F = B · I · L (jeweils senkrecht)
a)Q = 2 · 10⁻³ C, v = 5000 m/s, B = 0,4 T.
b)Ein Leiter (L = 0,5 m) mit I = 4 A steht senkrecht in B = 0,2 T.
c)Wie bestimmt man die Richtung der Kraft?
d)Was passiert, wenn sich die Ladung parallel zu den Feldlinien bewegt?
2Induktion
Φ = B · A; U = -N · ΔΦ : Δt
a)B = 0,5 T, A = 0,04 m². Fluss Φ =
b)Der Fluss ändert sich in 0,2 s von 0,02 Wb auf 0. Induzierte Spannung bei 100 Windungen?
c)Warum wird bei ruhendem Magneten keine Spannung induziert?
3Lenzsche Regel
Der Induktionsstrom wirkt seiner Ursache entgegen.
a)Was besagt die Lenzsche Regel?
b)Ein Magnet fällt durch ein Kupferrohr und wird langsamer. Erkläre.
c)Warum wären Wirbelströme ohne Lenzsche Regel ein Verstoß gegen die Energieerhaltung?
Lorentzkraft F = Q · v · B. Induktionsspannung entsteht bei Änderung des magnetischen Flusses Φ = B · A.
1Lorentzkraft
F = Q · v · B; F = B · I · L (jeweils senkrecht)
a)Q = 2 · 10⁻³ C, v = 5000 m/s, B = 0,4 T.F = 2 · 10⁻³ · 5000 · 0,4 = 4 N
b)Ein Leiter (L = 0,5 m) mit I = 4 A steht senkrecht in B = 0,2 T.F = 0,2 T · 4 A · 0,5 m = 0,4 N
c)Wie bestimmt man die Richtung der Kraft?Mit der Drei-Finger-Regel der rechten Hand (technische Stromrichtung): Daumen Bewegung, Zeigefinger Feld, Mittelfinger Kraft.
d)Was passiert, wenn sich die Ladung parallel zu den Feldlinien bewegt?Dann wirkt keine Kraft — nur der senkrechte Anteil zählt.
2Induktion
Φ = B · A; U = -N · ΔΦ : Δt
a)B = 0,5 T, A = 0,04 m². Fluss Φ =Φ = 0,5 T · 0,04 m² = 0,02 Wb
b)Der Fluss ändert sich in 0,2 s von 0,02 Wb auf 0. Induzierte Spannung bei 100 Windungen?U = -N · ΔΦ : ΔtU = -100 · (-0,02 Wb) : 0,2 s = 10 V
c)Warum wird bei ruhendem Magneten keine Spannung induziert?Ohne Änderung des Flusses gibt es keine Induktion — nur die Änderung zählt.
3Lenzsche Regel
Der Induktionsstrom wirkt seiner Ursache entgegen.
a)Was besagt die Lenzsche Regel?Der induzierte Strom ist immer so gerichtet, dass er der Ursache seiner Entstehung entgegenwirkt.
b)Ein Magnet fällt durch ein Kupferrohr und wird langsamer. Erkläre.Der fallende Magnet induziert Wirbelströme im Rohr; deren Magnetfeld bremst ihn ab.
c)Warum wären Wirbelströme ohne Lenzsche Regel ein Verstoß gegen die Energieerhaltung?Sonst würde der Induktionsstrom die Bewegung verstärken und aus dem Nichts Energie liefern.