Zuletzt geändert: So, 22.01.2006

«K12/K13» 45. Hausaufgabe «PDF», «POD»




0.0.1 45. Hausaufgabe

0.0.1.1 Exzerpt von B. S. 260f.: sich drehende Leiterschleife

Wird eine drehbar gelagerte Leiterschleife in einem homogenen Magnetfeld mit der konstanten Winkelgeschwindigkeit \omegaω gedreht, so ist die induzierte Spannung u_{\text{ind}}uind nicht konstant, sondern zeitlich veränderlich. Dies wird einsichtig, wenn man die zeitliche Änderung des magnetischen Flusses \phiφ betrachet.

u_{\text{ind}}uind ist genau dann maximal, wenn die vom Magnetfeld senkrecht durchsetzte Leiterfläche maximal ist.

u_{\text{ind}}uind beträgt genau dann 0 \,\mathrm{V}0V, wenn die Leiterfläche parallel (oder antiparallel) zum Magnetfeld steht.

Die Induktionsspannung u_{\text{ind}}uind errechnet sich durch

\renewcommand{\arraystretch}{1.4}\begin{array}{rcl} {} u_{\text{ind}} &=& -\dot\phi = -\mathcal{B} \dot{A} = -\mathcal{B} \cdot a \dot{b} = \\ {} &=& -\mathcal{B} \cdot a \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t} b_0 \cos \alpha = {} -\mathcal{B} \cdot a \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t} b_0 \cos \omega t = {} \mathcal{B} \cdot a \cdot b_0 \sin \omega t = \\ {} &=& \mathcal{B} A_0 \cdot \sin \omega t \equiv \hat u \cdot \sin \omega t; \end{array}uind =φ̇ = Ȧ = a = = a d d tb0 cosα = a d d tb0 cosωt = a b0 sinωt = =A0 sinωt û sinωt;

Damit ist klar, dass u_{\text{ind}}uind proportional zur Zeit ist; es handelt sich also nicht um Gleichspannung (wo gelten würde: \forall t_1, t_2{:}\ U(t_1) = U(t_2)t1,t2:U(t1) = U(t2)), sondern um sinusförmige Wechselspannung. Wechselspannungen sollen mit kleinen Buchstaben geschrieben werden.

(Benötigte Zeit: 24 min)