Schulprojekt:Prototypenbau/Elektronik/Spule/Aufgaben

Aufgaben Magnetisches Feld

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Z1A1

Zeichne die Feldlinien! (a,b,c)

a)

b)

c)

Zeichne den Feldverlauf qualitativ in das Diagramm ein.

d)

Du siehst von hinten in eine Zylinderspule hinein. Das Magnetfeld zeigt auf der Achse der Spule von dir weg. In welche Richtung fließt der Strom?

e)

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Z2A1

Zeichne den induzierten Strom ein! (Der Magnet wird mit v auf den Ring zubewegt)

Formuliere dann die Lenzsche Regel.

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Z2A2

Wird eine Spannung induziert? Begründe deine Antwort.

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Z2A3

Stück Kunststoff ist doppelt mit Kupferdraht umwickelt. Gesucht: B, Φ

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Z2A4

Welchen Sicherheitsabstand sollte ein Mensch von der Leitung halten wenn das Magnetfeld der Überlandleitung nur eine Zehnerpotenz schwächer sein sollte als das Erdmagnetfeld BErde = 0.5*10^-7 T.

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Lösung

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Z1A3

$a\mathrm {\colon } =50{\mathit {cm}}$

$b\mathrm {\colon } =20{\mathit {cm}}$

$B\mathrm {\colon } =0.1T$

$\phi \mathrm {\colon } =30{\mathit {rad}}$

$\alpha \mathrm {\colon } =180{\mathit {rad}}-\phi -90{\mathit {rad}}={\text{60.00}}$

$c\mathrm {\colon } ={\frac {50{\mathit {cm}}}{\sin \left(60{\mathit {\deg }}\right)}}\cdot \sin \left(30{\mathit {\deg }}\right)={\text{28.87}}{\mathit {cm}}$

$A\mathrm {\colon } =b\cdot c={\text{0.05774}}{m}^{2}$

$\Phi \mathrm {\colon } =B\cdot A={\text{0.005774}}{\mathit {Wb}}$

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Z3A1

Definition: Magnetischer Fluss?

Lösung

Die magnetische Flussdichte in der gewissen Fläche.

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Z3A2

Warum ziehen sich zwei in gleicher Richtung mit Strom durchflossene Leiter an?

Lösung

Da die inneren Feldlinien des einen Leiters und die äußeren Feldlinien des anderen Leiters in die selbe Richtung verlaufen, bilden sich die Kräfte gegenläufig nach innen aus.

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Z3A3

${\mathit {d1}}\mathrm {\colon } =4\cdot {10}^{-3}m$

$d\mathrm {\colon } =0.1{\mathit {mm}}$

$l\mathrm {\colon } =0.08m$

${\mathit {Dm}}\mathrm {\colon } =4.2{\mathit {mm}}$

$I\mathrm {\colon } ={\frac {1}{20}}A$

$N\mathrm {\colon } =1600$

$H\mathrm {\colon } ={\frac {N\cdot I}{\mathit {Dm}}}={\text{1.905×10⁴}}{\frac {A}{m}}$

$\mathrm {\mu } \mathrm {\colon } =1.26\cdot {10}^{-6}\cdot {\frac {V\cdot s}{A\cdot m}}$

$B\mathrm {\colon } =H\cdot \mathrm {\mu } ={\text{0.02400}}T$

${\mathit {nWb}}\mathrm {\colon } ={10}^{-9}{\mathit {Wb}}$

$A\mathrm {\colon } ={\frac {{\mathit {Dm}}^{2}\cdot \pi }{4}}={\text{13.85}}{\mathit {mm}}^{2}$

$\Phi \mathrm {\colon } =B\cdot A={\text{332.5}}{\mathit {nWb}}$

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Z3A4

$B\mathrm {\colon } =0.5\cdot {10}^{-5}T$

$F\mathrm {\colon } =B\cdot A$

$I\mathrm {\colon } =1.5\cdot {10}^{3}A$

$h\mathrm {\colon } =25m$

$N\mathrm {\colon } =1$

$\mathrm {\mu } \mathrm {\colon } =4\cdot \pi \cdot {10}^{-7}{\frac {V\cdot s}{A\cdot m}}$

$H\mathrm {\colon } ={\frac {B}{\mathrm {\mu } }}={\text{3.979}}{\frac {A}{m}}$

$l\mathrm {\colon } ={\frac {N\cdot I}{H}}={\text{3.770×10⁵}}{\mathit {mm}}$

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Aufgaben Feldverlauf

Lösung

Datei:Z1A1.pdf

Datei:Z1A3.pdf

Datei:Z3A4.pdf

Aufgaben Kraftwirkung

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Z3A3

In welcher Richtung wird der mit dem Strom I durchflossene Leiter gedrängt? Warum?

Lösung

Nach oben, nachprüfbar mit der Rechten Hand Regel

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Aufgaben Induktion

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Z3A4

Der Stab wird mit v nach rechts geleitet. Was wird passieren? Warum?

Lösung

Strom wird induziert, da die Fläche des Stabes immer unterschiedlich vom Feld betroffen ist.

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Z3A5

Was sagt die Breite einer Hysereseschleife aus?

Lösung

Ob der Stoff Hartmagnetisch oder Weichmagnetisch ist.

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Z3A6

Eine Leiterschleife rotiert in einem Magnetfeld mit konstanter Winkelgeschwindigkeit. Was passiert?

Lösung

Es wird Strom induziert, da sich der Einfallswinkel der Feldlinien konstant ändert.

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Datei:Z2A5.pdf

Datei:Z3A1.pdf

Datei:Z3A2.pdf