10.09.2009 - bei heidingers.de

Protokoll der Physikstunde vom 10.09.09 des gk1 Herr Heidinger 12.1
Datum: 10. September 2009
Protokollantin: Miriam Figge
Anwesende : Der gk1 Physik 12.1
Fehlende: Jonas Stahlhofen
Thema: Besprechung der Hausaufgabe und anschließend ein Versuch zur Lenzschen Regel.
Besprechung der Hausaufgabe:
Aufgabe 1:
In einer Spule (n = 2000, l = 3,1 cm, d = 4,8 cm) wird die magnetische Flussdichte B = 0,027 T in 2 s
gleichmäßig auf Null geregelt. Berechne die induzierte Spannung
Geg.: n = 2000; l = 3,1 cm (0,031 m); d = 4,8 cm (0,048 cm); B = 0; 027 T;
t=2s
Ges.: Ui
Lsg.: A = r² = 18,1
Ui = n · A · B = 2000 · 18,1 · 10-4 m² · 0,027 T
t
2s
= 0,04887V
Aufgabe 2:
In einer langen zylindrischen Feldspule liegt eine kurze Induktionsspule. Die Spulenachsen sind
parallel. Die Länge der Feldspule beträgt l = 0,45 m, ihre Windungszahl n1 = 400. Die Induktionsspule
hat n2 = 1800 Windungen, die von den Windungen umschlossene Fläche beträgt A = 7,5 cm2.
In welcher Zeit ∆t muss die Stromstärke I in der Feldspule von Null auf ein Ampere wachsen, damit
an den Enden der Induktionsspule die Spannung Ui = 6 mV induziert wird? (0,251 s)
Geg.: l =0,45 m; n1 = 400; n2 = 1800; A = 7,5 cm²; Ui = 6mV
Ges.: t
Lsg.: B = 0 · H = 4 · 10-7 N = 400 ·1A
A² 0,45 m
= 0,001117011 T
Ui = n · A · B | · t ; Ui
t
t=n·A· B
Ui
= 1800 · 7,5 · 10-4 m² · 0,001117011T
6 · 10-3 V
= 0,251 s
Aufgabe 4:
In einem homogenen magnetischen Feld mit der Flussdichte 0,2 T befindet sich senkrecht zu den
Feldlinien eine kreisförmige Leiterschleife mit dem Radius 4,5 cm und einem Widerstand von 0,32 Ω.
Die magnetische Flussdichte nimmt stetig in 3 10-3 s auf Null ab. Welcher Strom fließt während dieses
Vorgangs durch die Schleife ?
Geg.: B = 0,2 T; r = 4,5 cm; R = 0,3252 Ω; t = 3 · 10-3 s
Ges.: I
Hilfestellung: U = R · I
I = Ui
R
Ui = n · A · B
t
= 1 · · 0,045² m² · 0,2 T = 0,42 V
3 · 10-3s
I = Ui
R
= 0,42 V
0,3252 Ω
= 1, 3125 Α
Versuch zur Lenzschen Regel:
b) Richtung der Spannung
1.Versuch
Aufbau
2. Durchführung:
Eine Spule mit Eisenkern wird kurzzeitig mit einem sehr hohen Strom versorgt. Ein Aluring
umschließt den Eisenkern.
3. Beobachtung:
- Der Aluring wird beim Einschalten des Stroms abgestoßen.
- Beim Ausschalten des Stroms wird er wieder angezogen.
Da sich das magnetische Feld nicht mehr ändert, geht die Induktionsspannung zurück.
Die Richtung der Feldlinien ist gegen die Richtung der Induktion gerichtet.
4. Erklärung:
Die Induktionsspannung Ui ist der Primärspannung entgegengerichtet.
Das induzierte Feld ist entgegengerichtet zum Ausgangsfeld.
c) Folgerung:
Die Induktionsspannung hat ein negatives Vorzeichen:
Ui = - n · ˙
d) Energiebilanz :
- Die Zunahme des Primärfeldes wird durch das induzierte Feld geschwächt.
- Das induzierte Feld versucht den vorherigen Zustand zu erhalten.
- Und umgekehrt.
e) Regel:
Der Induktionsstrom ist so gerichtet, dass er der Ursache seiner Entstehung entgegenwirkt.