4 induktion - neutrino.uni-hamburg.de · caren hagner / physik 2 / wintersemester 2008/2009 kapitel...
TRANSCRIPT
1Caren Hagner / PHYSIK 2 / Wintersemester 2008/2009 Kapitel 4: Induktion /
4 Induktion
Ein veränderliches Magnetfeld(allgemein Änderung von ΦB)in der Spule,
Ein veränderliches Magnetfeld(allgemein Änderung von ΦB)in der Spule,
induziert eine Spannung(→ Stromfluss U=RI)in der Spule.
induziert eine Spannung(→ Stromfluss U=RI)in der Spule.
Worum geht es?
2Caren Hagner / PHYSIK 2 / Wintersemester 2008/2009 Kapitel 4: Induktion /
4.1 Induktionsgesetz (Faraday):
Jede Änderung des magnetischen Flusses durch eine Leiterschleife,induziert darin eine elektrische Spannung U.
Jede Änderung des magnetischen Flusses durch eine Leiterschleife,induziert darin eine elektrische Spannung U.
Michael Faraday:1791-1867
Uind
LR
3Caren Hagner / PHYSIK 2 / Wintersemester 2008/2009 Kapitel 4: Induktion /
4.2 Lenzsche Regel
Beispiel:
Aluring:
Magnet bewegt sichauf Ring zu
Bewegt sich vom Magnet weg
Dieser Aluring(mit Schlitz!)weicht dem Magnetennicht aus.Denn: Wegen des Schlitzeskönnen keine Wirbelströme fliessen.
Die durch Veränderung magnetischer Flüsse erzeugten Induktionsströmefließen derart, dass ihre eigenen Magnetfelder der Induktionsursacheentgegenwirken
Die durch Veränderung magnetischer Flüsse erzeugten Induktionsströmefließen derart, dass ihre eigenen Magnetfelder der Induktionsursacheentgegenwirken
oder: Die in Leitern induzierten Ströme sind immer so gerichtet, dass sie dieBewegung durch die sie hervorgerufen wurden zu hemmen versuchen.
oder: Die in Leitern induzierten Ströme sind immer so gerichtet, dass sie dieBewegung durch die sie hervorgerufen wurden zu hemmen versuchen.
4Caren Hagner / PHYSIK 2 / Wintersemester 2008/2009 Kapitel 4: Induktion /
Weitere Versuche zu Induktion, Lenzscher Regel & Wirbelströmen
Thomsonscher Ringversuch Kugelrennen Waltenhofsches Pendel(Wirbelstrombremse)
Beim Einschalten des Stromes durch die Spule wird der Aluring nach obenkatapultiert.Ein Ring mit Schlitz zeigt keine Wirkung.
Eine nicht magnetisierte Kugel fälltgleich schnell durch beide Rohre.Eine magnetisierte Kugel, erzeugtbeim Fallen durch das KupferrohrWirbelströme und wird durch dieLenzsche Regel stark gebremst.
Lässt man die magnetisierte Kugeldurch das Plastikrohr und die unmagnetisierte Kugel durch dasKupferrohr fallen, kommen beidegleichzeitig an.
unmagnetisierteKugel
magnetisierteKugel
KupferrohrPlastikrohr
5Caren Hagner / PHYSIK 2 / Wintersemester 2008/2009 Kapitel 4: Induktion /
Versuch: Induktions - Dosenöffner
6Caren Hagner / PHYSIK 2 / Wintersemester 2008/2009 Kapitel 4: Induktion /
Weiteres Beispiel für Induktion, Wirbelströme und Lenzsche Regel:Der schwebende Supraleiter
Magnet
Supraleiter
B
Magnet
Wirbelstrom
Bind
7Caren Hagner / PHYSIK 2 / Wintersemester 2008/2009 Kapitel 4: Induktion /
Weiteres schönes Beispiel für supraleitende Magnetschwebebahn ist dieses Video: http://www.ifw-dresden.de/offers/downloads/videos/Magnetschwebebahn%201.mpg
8Caren Hagner / PHYSIK 2 / Wintersemester 2008/2009 Kapitel 4: Induktion /
a) Flussänderung durch Bewegung eines Leiters:
Herleitung des Faradayschen Gesetzes bei
Ok.
9Caren Hagner / PHYSIK 2 / Wintersemester 2008/2009 Kapitel 4: Induktion /
b) Flussänderung durch Rotation: Herleitung des Faradayschen Gesetzes bei
10Caren Hagner / PHYSIK 2 / Wintersemester 2008/2009 Kapitel 4: Induktion /
Versuch zum Wechselstromgenerator:
Hufeisenmagnet
Spule,wird durchKurbel gedreht
Bei Drehungder Kurbel, fließt Wechselstrom
11Caren Hagner / PHYSIK 2 / Wintersemester 2008/2009 Kapitel 4: Induktion /
Wechselstromgenerator:Fahrraddynamo
Rad dreht sich, -> Magnet dreht sich,-> Magnetfeld in der Spule ändert sich,-> Spannung wird induziert, Strom fliesst.
Magnet
Spule
Wenn sich das Rad schneller dreht,ist die Änderung des magnetischen Flussesgrößer, eine größere Spannung wird induziert,die Lampe leuchtet heller.
12Caren Hagner / PHYSIK 2 / Wintersemester 2008/2009 Kapitel 4: Induktion /
Weiteres Anwendungsbeispiel: Induktionsherd
Im Kochfeld:Spule in der Wechselstrom (20 - 100 kHz)Fließt, erzeugt magnetischesWechselfeld.
Im Topfboden werdendurch das magnetische Wechselfeld elektrische Wirbelströmeinduziert.
Gutes Aufheizen des Topfbodens,wenn das Topfbodenmaterial magnetisch hart ist.
13Caren Hagner / PHYSIK 2 / Wintersemester 2008/2009 Kapitel 4: Induktion /
4.3 Selbstinduktion4.3.1 Definition
14Caren Hagner / PHYSIK 2 / Wintersemester 2008/2009 Kapitel 4: Induktion /
4.3.2 Ein- und Ausschaltvorgänge in Stromkreisen mit Induktivität (R, L in Reihe)
U0
L (Spule) R
15Caren Hagner / PHYSIK 2 / Wintersemester 2008/2009 Kapitel 4: Induktion /
Versuch:
16Caren Hagner / PHYSIK 2 / Wintersemester 2008/2009 Kapitel 4: Induktion /
4.3.3 Energie des elektromagnetischen Feldes
Dies wurde hier für den Ausschaltvorgang an einer Spule gezeigt.Es gilt aber ganz allgemein für beliebige Induktivitäten L
Auch dieses, hier für eine langeSpule hergeleitete Ergebnis giltallgemein für beliebige B-Felder.