Lernaufgabe 7: sich über Grundlagen und Wirkungen elektromagnetischer Induktion informieren
Hier findest du die Aufgaben ohne Lösungen.
Aufgabe 1
Beantworte die folgenden Fragen und ergänze die Übersicht zu magnetischen
Grundgrößen.
1) Wodurch entsteht magnetische Durchflutung?
Wird auch magnetische Spannung genannt. Entsteht durch Einschluss von Strom.
2) Wie wird die magnetische Durchflutung berechnet?
\(\Theta = I\cdot N\)
3) Wodurch entsteht der Magnetfluss?
Der Magnetfluss ist (analog zum elektrischen Strom) die Folge von magnetischer Durchflutung (magnetischer Spannung) und fließt durch einen magnetischen Widerstand.
4) Wie wird der Verlauf das Magnetfeldes dargestellt?
Magnetlinien verlaufen immer vom Nord- zum Südpol und kreuzen sich nie.
5) Wie wird der Magnetfluss berechnet?
Der Magnetfluss kann nur indirekt aus Flussdichte und Fläche berechnet werden.
6) Von welchen Größen hängt die Stärke des Magnetfeldes ab?
Die Feldstärke hängt vom Strom, der Anzahl Windungen und der Länge des Leiters ab.
7) Wie wird die magnetische Feldstärke berechnet?
\(H=\frac{\Theta}{l}=\frac{I\cdot N}{l}\)
8) Von welchen Größen hängt die magnetische Flussdichte ab?
Die Flussdichte hängt vom Magnetfluss und der durchflossenen Fläche ab.
| Formelzeichen | Maßeinheit | Formel | |
|---|---|---|---|
| magnetische Durchflutung | \(\Theta\) | \(A\) | \(\Theta=I\cdot N\) |
| Magnetfluss | \(\Phi\) | \(Vs\) | |
| magnetische Feldstärke | \(H\) | \(\frac{A}{m}\) | \(H=\frac{I\cdot N}{l}\) |
| magnetische Flussdichte | \(B\) | \(\frac{Vs}{m^2}\) | \(B=\frac{\Phi}{A}\) |
Darstellungsformen magnetischer Flusslinien:
Aufgabe 2
Erläutere an den vorgegebenen Beispielen die Grundprinzipien der elektromagnetischen Induktion.
Beispiel 1
Prinzip der Bewegungsinduktion
Bewegung eines Magneten in einer Spulenanordnung bewirkt Spannungsinduktion
Bewegung einer Spule über einen Magneten bewirkt Spannungsinduktion
Beispiel 2
Prinzip der Ruheinduktion
Stromänderung bewirkt Magnetfeldänderung und damit Spannungsinduktion
Aufgabe 3
Gib an,
1) wann Selbstinduktion entsteht
- Immer wenn eine Leitung oder Spule von Wechselstrom durchflossen wird
- Induktivität \(L\) ist die Fähigkeit einer Spule in den eigenen Windungen durch ein Magnetfeld eine Spannung zu erzeugen
\(U_\mathrm{ind}=-L\cdot\frac{dI}{dt}\)
\(L=\frac{\mu_0\cdot\mu_r\cdot N^2\cdot A}{l}\)
2) wovon die Höhe der induzierten Spannung abhängt
- wie schnell der Magnet oder die Spule bewegt wird (\(\Delta t\))
- wie stark das Magnetfeld ist (\(\Phi\))
- wie viele Windungen die Spule hat (\(N\))
\(U_0=-N\cdot\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\)
\([U_0]=\frac{Vs}{s}=V\)
3) was die Lenzsche Regel beschreibt
- die induzierte Spannung wirkt der angelegten Spannung entgegen
- der induzierte Strom hemmt den Aufbau bzw. verzögert den Abbau des Magnetfeldes