magnetische energie,... < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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| Aufgabe | an einer lang gestreckten leeren spule (120 windungen, 60cm länge, [mm] 32cm^2 [/mm] querschnittsfläche) liegt eine spannung von 24 V. der widerstand des stromkreises ist 9,6 Ohm.
a) der stromkreis wird in 20 ms unterbrochen. berechnen sie die an den enden der spule auftretende mittlere spannung.
b) berechnen sie die magnetische energie, die in der spule gespeichert ist.
c) wohin kommt beim öffnen des stromkreises die magnetische energie der spule? |
welche formel kann ich denn für die aufgabe a) verwenden?
und wohin kommt dann die magnetische energie?
zu b) zuerst habe ich mit der formel L= [mm] \mu*A*\bruch{N^2}{l} [/mm] die induktivität ermittelt, dann in die formel W= 0.5* [mm] L*I^2 [/mm] eingesetzt und hab als ergebnis W= 3.0*10^(-4)J. stimmt das?
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 22:06 Mi 07.03.2007 | | Autor: | Kroni |
Hi,
in Aufgabe 1a gehe ich einfach mal davon aus, dass der Autor der Frage damit meint, wie hoch die mittlere, selbstinduzierte Spannung ist.
Für die selbstinduzierte Spannung einer Spule gilt
U=-L*Ipunkt wobei Ipunkt= [mm] \bruch{\Delta I}{\Delta t} [/mm] ist.
Das Minus kommt aufgrund der Lenz'schen Regel zustande, die besagt, dass die selbstinduzierte Spannung der Ursache entgegen wirkt.
Noch eine Sache: Wenn du den Stromkreis einfach so abtrennst, dann wird noch eine Zeitlang aufgrund der selbstinduzierten Spannung ein Strom fließen, wobei sich die zeitliche Änderung der Stromstärke immer weiter verkleinert, so dass die selbstinduzierte Spannung ebenfalls verkleinert.
Diese Sache führt auf eine Differentialgleichung.
Ich weiß nicht, ob ihr so eine schon kenen gelernt habt...also die Funktion für den Ein/Ausschaltvorgang einer SPule...wenn ja, wirst du damit arbeiten müssen, denn anders ist die Fragestellung meiner Ansicht nach nicht lösbar.
Aufgabe b:
Ist die Frage, zu welchem Zeitpunkt der Autor die Energie haben möchte.
Nagut, nehmen wir an, dass er wissen will, welche Energie zum Zeitpunkt des normalen, geschlossenen Stromkreises im B-Feld vorliegt.
Hierbei ist deine Formel richtig.
Wie hast du I bestimmt?
Wenn du den Rechenweg angibst, kann ich dir sagen, obs prinzipiell richtig gerechnet worden ist.
c) Nun gut...du hast aufgrund des Stromflusses magnetische Energie in der Spule gespeichert.
Wenn du den Stromkreis öffnest, so bricht das B-Feld im inneren der Spule zusammen. Es muss ja dann irgendwo hin.
Das äußert sich darin, dass die Spule aufgrund der Stromstärkeänderung eine Spannung induziert, und somit sozusagen die Energie des B-Feldes verbrät.
Sláin,
Kroni
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vielen dank für die ausführliche antwort! was mein physiklehrer in so vielen stunden nicht geschafft hat, hast du in der einen nachricht geschafft: ich habs kapiert!:)
zu b) I hab ich durch die formel [mm] R=\bruch{U}{I} [/mm] bestimmt!
bei a) kommt dann mit deiner formel das richtige raus: 12mV!
danke!
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| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 23:21 Mi 07.03.2007 | | Autor: | Kroni |
Hi,
woher weist du denn, dass die 12mV richtig sind?
Mit welcher Formel hast du das nun berechnet?
Mit U=-LIpunkt?
Und wenn ja, welche Werte hast du eingesetzt?
Sláin,
Kroni
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hab einen klassenkameraden gefragt und der hat das gleiche ergebnis, also nehm ich an, dass es stimmt!:)
ja, hab die formel benutzt!
für L hab ich: [mm] \mu*A*\bruch{N^2}{l}
[/mm]
N=120
I= 2,5A
und dann in die formel
W=-L*Ipunkt für [mm] \Delta [/mm] t= 20ms
müsste also stimmen, oder?
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 23:35 Mi 07.03.2007 | | Autor: | Kroni |
Vereinfacht gesehen könnte man das so betrachten.
Wenn man annimmt, dass das Unterbrechen 20ms dauert, und in der Zeit die Stromstärke vollständig auf 0A absinkt ist es okay...
Wenn dann nur noch die Selbstinduzierte Spannung gemessen wird, passt das soweit.
Nur ich hatte das Problem, dass ich bei der Sache noch an jede menge andere Sachen gedacht habe;)
Sláin,
Kroni
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besser zu viel geredet als zu wenig:)
außerdem bin ich nur im physik grundkurs, da nimmt man´s anscheinend nicht so genau! aber mir soll´s recht sein:)
lg, erika
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