Stromwaage quantitativ
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Exercise:
Eine Feldspule mit der Windungsdichte fracnlpq.em^- hat den Widerstand pq.kOmega. Sie ist an die Gleichspannung U pqV angeschlossen.In den schmalen Schlitz in der Mitte dieser Feldspule siehe Zeichnung taucht eine kleine vom Strom I durchflossene Spule mit ihrer unteren Hälfte ein.Diese Spule besitzt Windungen und einen quadratischen Querschnitt Seitenlänge bpq.cm und sibf e hängt an einem Kraftmesser. abcliste abc Erkläre in Form einer UrsachWirkungskette was passiert. abc Berechne die Stromstärke I in der kleinen Spule bei der der Kraftmesser zusätzlich zur Gewichtskraft der kleinen Spule noch die Kraft FpqmN anzeigt. abcliste graphic includegraphicswidth.textwidth #image_path:stromwaag# graphic
Solution:
abcliste abc Feldspule Stromdurchflossen Rightarrow homogenes Magnetfeld baut sich im inneren der Spule auf Beim Aufbau des B-Feldes durchschneiden die magnetischen Feldlinien die Induktionsspule Rightarrow Änderung des magnetischen Flusses in der Induktionsspule Flussänderung induziert eine Induktionsspannung Rightarrow Elektronen bewegen sich Bewegte Elektronen im Magnetfeld Rightarrow Lorentzkraft wirkt auf die Ladungen ein Rightarrow nach Dreifingerregel der linken Hand ergibt sich eine Kraftrichtung nach unten d.h. die Induktionsspule wird in die Feldspule hineingezogen. abc Die magnetische Flussdichte der Feldspule errechnet sich zu: Bmu_ fracNl Imu_ fracNl frac UR pq.T Die zusätzlich wirke Kraft ist die Lorentzkraft der Feldspule. F_L wirkt auf die unteren waagerechten Leiterstücke der kleinen Spule.Für diese Leiterstücke gilt: F_LnlIB.Das obere waagerechte Leiterstück taucht nicht ein Rightarrow keine Lorentzkraft.Die beiden senkrechten Leiterstücke kompensieren sich. Damit ergibt sich: F_LnlIBF_LnbIB Rightarrow IfracFnbBpq.A abcliste
Eine Feldspule mit der Windungsdichte fracnlpq.em^- hat den Widerstand pq.kOmega. Sie ist an die Gleichspannung U pqV angeschlossen.In den schmalen Schlitz in der Mitte dieser Feldspule siehe Zeichnung taucht eine kleine vom Strom I durchflossene Spule mit ihrer unteren Hälfte ein.Diese Spule besitzt Windungen und einen quadratischen Querschnitt Seitenlänge bpq.cm und sibf e hängt an einem Kraftmesser. abcliste abc Erkläre in Form einer UrsachWirkungskette was passiert. abc Berechne die Stromstärke I in der kleinen Spule bei der der Kraftmesser zusätzlich zur Gewichtskraft der kleinen Spule noch die Kraft FpqmN anzeigt. abcliste graphic includegraphicswidth.textwidth #image_path:stromwaag# graphic
Solution:
abcliste abc Feldspule Stromdurchflossen Rightarrow homogenes Magnetfeld baut sich im inneren der Spule auf Beim Aufbau des B-Feldes durchschneiden die magnetischen Feldlinien die Induktionsspule Rightarrow Änderung des magnetischen Flusses in der Induktionsspule Flussänderung induziert eine Induktionsspannung Rightarrow Elektronen bewegen sich Bewegte Elektronen im Magnetfeld Rightarrow Lorentzkraft wirkt auf die Ladungen ein Rightarrow nach Dreifingerregel der linken Hand ergibt sich eine Kraftrichtung nach unten d.h. die Induktionsspule wird in die Feldspule hineingezogen. abc Die magnetische Flussdichte der Feldspule errechnet sich zu: Bmu_ fracNl Imu_ fracNl frac UR pq.T Die zusätzlich wirke Kraft ist die Lorentzkraft der Feldspule. F_L wirkt auf die unteren waagerechten Leiterstücke der kleinen Spule.Für diese Leiterstücke gilt: F_LnlIB.Das obere waagerechte Leiterstück taucht nicht ein Rightarrow keine Lorentzkraft.Die beiden senkrechten Leiterstücke kompensieren sich. Damit ergibt sich: F_LnlIBF_LnbIB Rightarrow IfracFnbBpq.A abcliste