bewegt sich senkrecht

1.3 Induktion
A1
Schreibe eine kurze Zusammenfassung zum Thema Induktion in der Mittelstufe als
„1.3.1 Wdh. Induktion“. Folgender Merksatz sollte dadurch klar werden:
„In einer Spule wird eine Spannung induziert, wenn sich das von ihr umfasste Magnetfeld
ändert. Die Induktionsspannung hängt von der Schnelligkeit und der Stärke dieser Änderung
sowie der Geometrie der Spule (Windungszahl, Eisenkern) ab.“
A2
a) Lies im Schulbuch S. 59 bis S. 64
b) Fertige einen Heftaufschrieb zu „1.3.2 Faradays Induktionsgesetz“ an, in welchem du
die Gleichung
∆ϕ
UInd = −n
= ϕ̇
∆t | {z }
∆t→0
erklärst, gehe dabei auch auf den magnetischen Fluss ϕ = B·AS ein. (Wer die Produktregel der Ableitung kennt, sollte sich die „Methode“ auf S. 62 unbedingt anschauen)
c) Formuliere unter 1.3.3 die Lenz’sche Regel und führe hilfreiche Beispiele auf
Wenn du die Aufgabennummer auf www.lern-code.de eingibst findest du die Musterlösung des
Duden-Verlags! Nutze diese zur Kontrolle oder falls du nicht weiter kommst!
A3
412774
Elektronen ist einer Energie von 500 eV bewegen sich in einem homogenen B-Feld auf einer
Kreisbahn mit r = 2, 6 cm. Wie stark ist das Magnetfeld? (Rechne die Einheit Elektronenvolt
in Joule um und denke dabei an die elektrische Energie E = qU )
A4
411394
Eine quadratische Spule mit 6 cm Seitenlänge und n = 500 Windungen befindet sich in
einem homogenen Magnetfeld mit der Flussdichte B = 40 mT
a) Wie groß ist die auf die Spule wirkende Kraft wenn die Stromstärke 2,6 A beträgt
(betrachte dabei die Seiten einzeln) - Was würde mir der Spule passieren?
b) Die Spule wird nach oben zur Hälfte aus dem Feld herausbewegt. Was ändert sich?
A5
412494
Eine quadratische Leiterschleife mit einer Seitenlänge von 6 cm befindet sich vollständige in
einem homogenen Magnetfeld (B=4,5 mT) und wird von diesem senkrecht durchsetzt.
a) Berechne den mag. Fluss durch die Leiterschleife. Wie verändert er sich, wenn man
die Leiterschleife um 45◦ bzw. 90◦ dreht?
b) Die Leiterschleife wird parallel zu den Feldlinien bewegt. Welche Aussage kann man
über die Induktionsspannung treffen?
c) Die vom B-Feld senkrecht durchsetzte Leiterschleife wird innerhalb von 0,5 s vollständig aus dem Feld herausbewegt. Wie groß war die Induktionsspannung?
www.Gn314.de
[email protected]
A6
411494
Ein 15 cm langer Leiter bewegt sich senkrecht zu den Feldlinien eines homogenen B-Feldes
mit B =2,6 mT mit einer Geschwindigkeit von v = 80 cm
. Wie groß ist die Induktionsspans
nung zwischen den Enden des Leiters? (S. 61)
A7
413364
Ein gerader Leiter von 10 cm Länge wird fallen gelassen und trifft nach 50 cm auf ein homogenes Magnetfeld (senkrecht zur Leiterausrichtung und senkrecht zur Fallrichtung)
a) Wie schnell fällt der Leiter, wenn er in das Magnetfeld eintritt? (freier Fall Klasse 10)
b) In welche Richtung bewegen sich dann die Elektronen im Leiter?
c) Wie groß ist die Spannung zwischen den Leiterenden beim Eintritt in das B-Feld?
d) Wie verändert sich die Spannung, wenn der Leiter im Feld weiter fällt?
A8
frei nach dem Abitur 2008 II c
In einer Versuchsanordnung befinden sich zwischen den Punkten P und Q zwei begrenzte
magnetische Felder mit variablen Flussdichten. In einem ersten Versuch betragen die Flussdichten B1 =0,80 T und B2 =0,40 T. Eine quadratische Spule mit der Seitenlänge 0,20 m und
100 Windungen wird mit konstanter Geschwindigkeit von 0,10 ms von P nach Q durch die
Anordnung bewegt. Die Anschlüsse der Spule sind mit einem Spannungsmessgerät verbunden.
Die Spule startet bei Punkt P zum Zeitpunkt t0 = 0 s. Nach einiger Zeit wird eine Spannung
angezeigt.
a) Erläutere das Zustandekommen dieser Spannung.
b) Zeichne ein t-U -Diagramm für die Bewegung der Spule von P nach Q.
(Zeit auf der „x-Achse“)
c) In einem weiteren Versuch bleibt die Spule vollständig im Feld der Flussdichte B1 .
Erläutere wie man nun zwischen den Spulenanschlüssen eine Spannung von 1,6 V erzeugen kann.
B~1
Spule
P
0
0, 2
B~2
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
0, 6
www.Gn314.de
1, 0
s in m Q
1, 4
[email protected]