Induktion < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 18:09 Mi 27.06.2012 | | Autor: | paul87 |
| Aufgabe | | [Dateianhang nicht öffentlich] |
Hallo Leute,
mich beschäftigt schon seit Langem die Frage warum die Induktion nur bei einer zeitlichen Änderung des magn. Flusses zum Beispiel durch Bewegen des Leiters im Magnetfeld erfolgt.
Überall gibt es nur die Erklärungen über die Formeln etc. Das ist mir alles klar und bewusst. Aber niemand kann es wirklich physikalisch erklären. Was genau passiert da mit den Elektronen? Gibt es dafür überhaupt eine anschauliche Erklärung?
Zum Beispiel im obigen Bild von Wikipedia. Hier ist sehr schön dargestellt, dass sich um einen stromdurchflossenen Leiter ein Magnetfeld bildet. Wird dieser Leiter nun in ein Magnetfeld, welches senkrecht zur Stromflussrichtung ist, gebracht ensteht eine Kraftwirkung auf den Leiter bzw. auf die einzelnen Elektronen. Auf der einen Seite wird das Magnetfeld des Leiters geschwächt, auf der anderen gestärkt. So sieht man sehr schön anschaulich, warum da nun eine Kraft wirkt (Lorentzkraft).
Warum geschieht das jetzt aber nur wenn der Leiter selbst bewegt wird oder der Strom im Leiter sich zeitlich ändert? Nach meiner Vorstellung, die auch das Bild oben zeigt, müsste diese Kraft doch auch im stationären Zustand wirken. Also wenn sich nichts ändert. Denn auch dann existiert ein konstantes Magnetfeld um den stromdurchflossenen Leiter und auch dann wird das Magnetfeld auf der einen Seite geschwächt und auf der anderen gestärkt.
Das es nicht so ist, dass weiß ich. Aber warum? Welche physikalische anschauliche Erklärung gibt es dafür? Warum kann man die nirgends finden? Wird das im Physikstudium erklärt?
Vielen Dank für eure Hilfe. Ich weiß auch, dass ich nicht allein mit meiner Ahnungslosigkeit da stehe. :)
Viele Grüße,
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: png) [nicht öffentlich]
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 18:34 Mi 27.06.2012 | | Autor: | notinX |
Hallo,
> [Dateianhang nicht öffentlich]
> Hallo Leute,
>
> mich beschäftigt schon seit Langem die Frage warum die
> Induktion nur bei einer zeitlichen Änderung des magn.
> Flusses zum Beispiel durch Bewegen des Leiters im
> Magnetfeld erfolgt.
>
> Überall gibt es nur die Erklärungen über die Formeln
> etc. Das ist mir alles klar und bewusst. Aber niemand kann
> es wirklich physikalisch erklären. Was genau passiert da
> mit den Elektronen? Gibt es dafür überhaupt eine
> anschauliche Erklärung?
ursprünglich bezeichnet die Induktion den Vorgang, dass eine Spannung in einem Leiter induziert wird, wenn er sich in einem Magnetfeld bewegt. Aber das Prinzip funktioniert natürlich auch andersrum.
Wenn der Leiter im Magnetfeld bewegt wird, erfahren die Elektronen eine Kraft, die Lorentzkraft. Diese führt zu einer Ladungstrennung, da sich die Elektronen hin zu einem Ende des Leiters bewegen. Dadurch wiederum entsteht eine Spannung.
>
> Zum Beispiel im obigen Bild von Wikipedia. Hier ist sehr
> schön dargestellt, dass sich um einen stromdurchflossenen
> Leiter ein Magnetfeld bildet. Wird dieser Leiter nun in ein
> Magnetfeld, welches senkrecht zur Stromflussrichtung ist,
> gebracht ensteht eine Kraftwirkung auf den Leiter bzw. auf
> die einzelnen Elektronen. Auf der einen Seite wird das
> Magnetfeld des Leiters geschwächt, auf der anderen
> gestärkt. So sieht man sehr schön anschaulich, warum da
> nun eine Kraft wirkt (Lorentzkraft).
![[ok]](/images/smileys/ok.gif "[ok]")
>
> Warum geschieht das jetzt aber nur wenn der Leiter selbst
> bewegt wird oder der Strom im Leiter sich zeitlich ändert?
Das geschieht nicht nur wenn der Leiter bewegt wird, sondern auch bei ruhendem Leiter.
Auch der Strom muss sich nicht ändern, auch bei konstantem Strom erfährt der Leiter eine Kraft.
> Nach meiner Vorstellung, die auch das Bild oben zeigt,
> müsste diese Kraft doch auch im stationären Zustand
> wirken. Also wenn sich nichts ändert. Denn auch dann
Das entspricht ja auch den Tatsachen. Allerdings ändert sich auch im stationären was, denn auch bei stationärem Strom sind die Elektronen in Bewegung.
> existiert ein konstantes Magnetfeld um den
> stromdurchflossenen Leiter und auch dann wird das
> Magnetfeld auf der einen Seite geschwächt und auf der
> anderen gestärkt.
>
> Das es nicht so ist, dass weiß ich. Aber warum? Welche
> physikalische anschauliche Erklärung gibt es dafür? Warum
> kann man die nirgends finden? Wird das im Physikstudium
> erklärt?
Das wird zumindest im Physikstudium behandelt. Wie genau das erklärt wird variiert von Uni zu Uni und von Professor zu Professor.
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> Vielen Dank für eure Hilfe. Ich weiß auch, dass ich nicht
> allein mit meiner Ahnungslosigkeit da stehe. :)
>
> Viele Grüße,
>
Gruß,
notinX
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Wie du bereits erfahren hast, wirkt auch eine Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter, wenn sich der Strom nicht ändert. Um aber einen Strom zu erzeugen(!), reicht es nicht, ein unveränderliches Magnetfeld in die Nähe eines Leiters zu bringen. Sonst könntest du einen Permanentmagneten neben ein Stück Draht legen, und die ganze Zeit würde ein Strom fließen. Nun nur noch eine Lampe anschließen, und du hättest Energieerzeugung ohne Energiezufuhr. So ein Perpetuum mobile gibt es nur bei Jim Knopf und Lukas, dem Lokomotivführer.
Warum nun die Änderung? Tatsächlich gibt es gar keine Magnetfelder! Stell dir vor, eine geladene Kugel fliegt an dir vorbei. Fließende Ladung bedeutet Strom, du stellst also ein Magnetfeld fest (das gibt's jetzt doch noch mal für einen Moment). Nun läufst du neben der Kugel her. Aus deiner Sicht steht die Kugel nun, es fließt für dich kein Strom mehr, das Magnetfeld ist verschwunden. Wo ist es hin? Waum schlägt deine mitgeführte Kompaßnadel nicht aus, eine am Weg ruhende und dir entgegenkommende aber beim Vorbeiflug wohl?
Es gibt nur das elektrische (=E-)Feld der geladenen Kugel. Ist diese in Bewegung relativ zu jemandem, so setzen Effekte der Relativitätstheorie ein (Längenkontraktion, Zeitdillatation). Diese wirken sich dann auf den relativ bewegten Beobachter so aus, als gäbe es Magnetfelder, tatsächlich sind das aber nur Verzerrungen in den E-Feldern. Sich ändernde Magnetfelder entsprechen also Änderungen dieser Verzerrungen, somit veränderten Kräften auf andere Ladungen, die dadurch in Bewegung geraten, was zu Induktionsspannungen führt.
Tatsächlich rechnet man natürlich statt relativistisch mit (Pseudo-!)Magnetfeldern.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 00:16 Do 28.06.2012 | | Autor: | paul87 |
Hey, vielen vielen Dank für die schnellen und vor allem Top Antworten an euch beiden!
Wieder ein mal wurde mir bestätigt, dass dieses Forum einfach spitze ist!
Wieso wird einem das nicht so in der Schule oder der Uni erklärt??? Dann würde es auch jeder verstehen.
Nochmals Danke!
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