Induktion

Hallo Experten

Situation:
Induktion der Bewegung.
Ich bewege einen Leiter gleichmässig, senkrecht zu den Feldlinien in einem (unendlich grossen) magn. Feld.
Dabei verursachen die freien Elektronen in dem Leiter durch ihre Bewegung ein Magnetfeld, zusammen mit dem Dauermagnetfeld ergibt sich ein resultierendes Feld => dieses verursacht die Lorentzkraft, die Ladungsträger werden ausgerichtet, eine Spannung wurde induziert.

Steht dies nicht im Widerspruch zu dem allgemeinen Induktionsgesetz ?
Wonach die induzierte Spannung durch die Flussänderung erzeugt wird.
Denn im Leiter bleibt der magn. Fluss phi ja immer gleich gross, wodurch gar keine Spannung induziert werden dürfte.

Wo liegt mein Überlegungsfehler ?

Vielen Dank für eure Antworten
Andreas

Moin,

Hallo Experten

Situation:
Induktion der Bewegung.
Ich bewege einen Leiter gleichmässig, senkrecht zu den
Feldlinien in einem (unendlich grossen) magn. Feld.
Dabei verursachen die freien Elektronen in dem Leiter durch
ihre Bewegung ein Magnetfeld, zusammen mit dem Dauermagnetfeld
ergibt sich ein resultierendes Feld => dieses verursacht
die Lorentzkraft, die Ladungsträger werden ausgerichtet, eine
Spannung wurde induziert.

Steht dies nicht im Widerspruch zu dem allgemeinen
Induktionsgesetz ?
Wonach die induzierte Spannung durch die Flussänderung erzeugt
wird.

Aharrrr. Was ist denn hier eines der Ursachen - die Bewegung bzw. die Zeit der Bewegung oder hier Flüßänderungsgeschwindigkeit - wenn Du so willst. Muß ich es ausführlicher Darstellen?
Cheers
F-M

Denn im Leiter bleibt der magn. Fluss phi ja immer gleich
gross, wodurch gar keine Spannung induziert werden dürfte.

Wo liegt mein Überlegungsfehler ?

Vielen Dank für eure Antworten
Andreas

Hallo

Muß ich es ausführlicher Darstellen?
Ich bitte darum.

Mein Problem ist, ein Leiter welcher in einem konstanten Magnetfeld gleichmässig bewegt wird erfährt ja gar keine Fluss änderung.

Dennoch wird in dem Leiter eine Spannung induziert(Wegen Bewegung=> resultierendes Feld=>Lorentzkraft=>ausrichtung der Ladungsträger)

Dies würde ja bedeuten dass die Induktion der Bewegung ein Widerspruch mit dem allgemeinen Induktionsgetz bilden würde, da eine Spannung ohne Flussänderung induziert würde.

Wo ist mein Überlegungsfehler, oder stimmt das etwa ?

Mit freundlichen Grüssen in Hoffnung auf Antwort
Andreas

Hallo Andreas,

ich versuche mal, Dir weiterzuhelfen - aber eines vorweg: ich bin kein Experte auf diesem Gebiet, nur fand ich Deine Frage so interessant, dass ich mal in meinem E-Lehre Skript nachgelesen habe. Inhaltlich wird die von Dir gefragte Situation so beschrieben:

Die ALLGEMEINE FORMULIERUNG DES INDUKTIONSGESETZES lautet tatsächlich „U = - d_phi/d_t“, also das Negative der ersten Ableitung des magn. Kraftflusses nach der Zeit.
ABER: Dieses Gesetz beinhaltet Widersprüche, genauso wie viele andere Gesetzmäßigkeiten, Modelle, Formeln, usw., welche die Physiker aufgestellt haben. Beispiel: MHD-Generator - Es wird dort zweifellos eine Spannung induziert, obwohl
a) die magnetische Flussdichte immer konstant ist und
b) die von der Leiterschleife (Strompfad durch die bewegte Flüssigkeit über die Zuleitungen zum Verbraucher) aufgespannte Fläche auch immer konstant
ist!
Somit gibt das Flächenintegral über die magn. Flussdichte (= magn. Fluss) einen konstanten Wert, dadurch ergibt dessen Ableitung gleich NULL, d.h. die induzierte Spannung müsste auch NULL sein (U = - d_phi/d_t) -> Widerspruch!!!

Die Autoren des besagten Skriptes sind dann auch auf das Problem eingegangen und haben Folgendes gesagt:

" Für den fall des MHD-Generatgors und den der Unipolar-Induktion ist allerdings die Gültigkeit des Allgemeinen Induktionsgesetzes umstritten… wir vertreten die Meinung, dass es nicht oberstes Gebot sein sollte, alle denkbaren Fälle mit Hilfe eines einzigen Gesetzes beschreiben zu wollen, sondern wir meinen, dass man zur Kenntnis nehmen sollte, dass verschiedene Fälle auch verschieden zu beschreiben sind…"
Außerdem haben sie noch geschrieben, dass das o.g. Induktionsgesetz wie schon erwähnt nicht die Universal-Lösung für das Problem ist, sondern eine relativ allgemeine Darstellung, mit der man möglichst viele Fälle auf einmal „erschlagen“ kann.

Also 100% schlau werd ich aus dem ganzen auch nicht, aber ich bin halt der Meinung, dass auch die Physik keine vollkommene Wissenschaft ist, und gerade der hier behandelte Widerspruch ist ein sehr gutes Beispiel dazu, dass es auch hier immer noch ziemliche Lücken gibt, auf die niemand eine Antwort kennt…
Aber damit du trotzdem noch ein zufriedenstellendes Ergebnis erhältst: Die Formel für die Lorentzkraft (F = q mal v kreuz B) gilt mit Sicherheit immer, und damit Du auch die fürs Induktionsgesetz nötige zeitliche Flussänderung erhältst, stell Dir einfach einen Verbraucher vor, der sich außerhalb des Magnetfelds befindet und der z.B. durch Schleifkontakte mit dem sich im Magnetfeld bewegten Leiterstück verbunden ist.

Ich hoffe ich konnte Dir weiterhelfen :smile:

Gruß, Stefan

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Hallo Andreas,
Deine Frage wurde Dir am 7.02.04 von F-M und mir schon einmal weitgehenst beantwortet. Eine Spannung wird nur in einem sich ändernden Magnetfeld induziert. Solange das Magnetfeld um den Leiter konstant ist, wird auch keine Spannung induziert.
Gruß Leo

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Hallo Andreas,
Deine Frage wurde Dir am 7.02.04 von F-M und mir schon einmal
weitgehenst beantwortet. Eine Spannung wird nur in einem sich
ändernden Magnetfeld induziert. Solange das Magnetfeld um den
Leiter konstant ist, wird auch keine Spannung induziert.
Gruß Leo

Hallo Leo

Bitte lies doch die Frage doch noch einmal durch. Da der Leiter in einem homogenen Feld gleichmässig bewegt wird, findet für den Leiter ja auch keine Flussänderung statt. Dennoch wird wegen der Lortenzkraft eine Spannung induziert. Induktion ohne Flussänderung, ist das nicht ein Widerspruch, das war meine Frage.

Mit Freundlichen Grüssen
Andreas

Hallo Stefan

Vielen vielen Dank für Deine gute, ausführliche Antwort. Eigentlich ist es ja schade, dass es in der Physik bis jetzt nur wenige Gesetze gibt, welche ganz allgemein gültig sind. Dennoch kann ich jetzt (noch) einigermassen gut mit obigem Widerspruch leben.

Vielen Dank noch mal für deine Gute Antwort.
Alles Gute
Andreas

Moinmoin,

na denn nochmal, dann will ich zunächst einmal die bewegte Spule im Magnetfeld betrachten.
Bewegt man einen Leiter „L“ mit konstanter Geschwindigkeit „v“ senkrecht zu den Feldlinien durch ein homogenes Magnetfeld und schließt außerhalb des Magnetfeld über eine Leitung an den Klemmen 1+2 ein Spannungsmesser an (hier die Spule mit einer Windung = Leiter) so kann man eine Spannung „uq“ (Quellspannung) messen. Wird der Kreis über einen äußeren Widerstand „Ra“ angeschlossen, so fließt ein Strom.
Dieses läßt sich nach dem Induktionsgesetz erklären, da eine Leiterschleife mit der Windungszahl „N = 1“ vorliegt, und durch das Verschieben des Leiters der von der Leiterschleife umfaßebde Fluß verändert wird. Sofern der Widerstand angeschlossen ist, muß man zum Bewegen des Leiters eine Kraft „F“ aufwenden, entsprechend dem
LENZschen Gesetz. Nach dem Energiesatz muß die entnommene elektrische Arbeit, und damit auch die entnommene Leistung „P = Uq + I“ gleich de mechanisch zugeführten Leistung " P = F * v " sein.
Man erhält durch " B * I * l * v = Uq + I " oder " Uq = B * l * v ". Wird der Innenwiderstand „Ri“ der Leiterschleife berücksichtigt, so ergibt sich eine Klemmenspannung " U21 = B * l * v - I * Ri ".

Der Zusammenhang zwischen Richtung von Kraft " F ", Flußdichte " B ", Geschwindigkeit " v " und Spannung " " Uq " ergibt sich aus den Richtungsregeln

Das Durchflutungsgesetzt stellt die magnetische Feldstärke " H " oder die magnetische Erregung da, da das Linienintegral der magnetischen Feldstärke auf irgend ein geschlossenen Weg gleich der Durchflutung des Weges (siehe Oersted) ist. Anhand des Durchflutungsgesetzes ist es möglich, daß eine Berechnung der Durchflutung, die zur Herstellung eines bestimmten magnetischen Feldes erforderlich ist, wenn der Verlauf der magnetischen Feldlinien bekannt ist…
Allgemeine Form des Induktionsgesetzes;
Die in einem Leiterelement induzierte Quellenspannung ist gleich dem von dem Leiterelement geschnittenen Fluß geteilt durch die Zeit.
Bezeichnet man in der Zeit "dt " von " ds " überstrichenen Fluß mit " d Phi s = B * dA " so ergibt sich " Ei * ds = d(Phi s) geteilt durch dt "
So nun dürfte alles Klar sein, ode soll ich mit der theoretischen Elektrotechnik weiter machen ?

Cheers
F-M

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Hallo F-M

Erstmal vielen dank für Deine lange Antwort. Doch was Du da geschrieben hast ist mir schon klar, nur ein Punkt in Deiner Antwort leuchtet mir nicht ein, genau das war eigentlich meine anfängliche Frage.

na denn nochmal, dann will ich zunächst einmal die bewegte
Spule im Magnetfeld betrachten.
Bewegt man einen Leiter „L“ mit konstanter Geschwindigkeit „v“
senkrecht zu den Feldlinien durch ein homogenes Magnetfeld und
schließt außerhalb des Magnetfeld über eine Leitung an den
Klemmen 1+2 ein Spannungsmesser an (hier die Spule mit einer
Windung = Leiter) so kann man eine Spannung „uq“
(Quellspannung) messen. Wird der Kreis über einen äußeren
Widerstand „Ra“ angeschlossen, so fließt ein Strom.
Dieses läßt sich nach dem Induktionsgesetz erklären, da eine
Leiterschleife mit der Windungszahl „N = 1“ vorliegt, und
durch das Verschieben des Leiters der von der Leiterschleife
umfaßebde Fluß verändert wird.

Genau das ist ja der Hacken: Homogenes Feld, konstante Bewegung, für den Leiter findet gar keine Flussänderung statt.

Das ist doch richtig so oder?

Vielen Dank in Hoffnung auf eine klärende Antwort
Andreas

Hallo Andreas,

Genau das ist ja der Hacken: Homogenes Feld, konstante
Bewegung, für den Leiter findet gar keine Flussänderung statt.

Das ist doch richtig so oder?

bei homogenem B> findet für den Leiter keine B> -Änderung statt, aber sehr wohl eine phi -Änderung (phi = magnetischer Fluß). Einfach deshalb, weil so ein phi ja quasi eine „Kombination“ aus einem B> und einer Fläche A> (Vektor „A>“ = A n> mit A = Flächeninhalt, n> = Flächen-Normalenvektor) ist: phi = B> * A> ("*" = Skalarprodukt). Eine phi-Änderung bei konstantem B> zu bewerkstlligen ist deshalb nicht das geringste Problem: Man ändere einfach die Fläche A>. Dazu hst man sogar noch zwei Möglichkeiten: Man kann bei konstantem Inhalt A die Richtung n> ändern: Leiterschleife auf Pappstreifen kleben, zwischen die Pole eines Hufeisenmagneten bringen, dort ruckartig drehen und Ausschlag auf Millivoltmeter angucken; oder man kann bei konstanter Richtung den Flächeninhalt A ändern: Leiterschleife zwischen die Pole eines Hufeisenmagneten bringen und dort zusammendrücken. Ziehst Du Dein Leiterstück durch den Magnet, ist das dasselbe wie bei der zusammengedrückten Leiterschleife (stell Dir vor die Schleife wird nur an einer Stelle gedrückt und alles bis auf diese Stelle wurde weggelassen).

Ist es jetzt klarer geworden?

Mit freundlichem Gruß
Martin

*lach* Was eine Induktion ein Magentfeld und ein Leiter ist wisst ihr aber schon udn wie sich Spannungen bilden?
die spannung entsteht hoer durch die Bewegung des Leiters mit den Zusammenhang mit den Ausgleich zwischen positiven und negativ Ladungen. Hierbei ist nicht der ansatzeiner negation durch Elektronenverwirbelung zu sehen sondern eine Konstante negative.
Es ist ein rein logischer physikalischer Vorgang, schaut einmal in einen richtig guten Technischen Formelbuch unter Gleichstromtechnik, sogar da findet ihr etwas darüber. Die Fromeln aus der Wechselinduktion sollte euch ja selber kalr sein das die hier nicht gelten.
So ok, oder soll ich Fromeln hinschreiben?

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Hallo Martin

Vielen Dank für Deine Antwort, dass ist genau so ein Bindeglied welches ich immer gesucht habe.

Vielen Dank !

Mit freundlichen Grüssen
Andreas

Hallo Zoomi

Ich verstehe wirklich nicht was Du hier zusammenblabberst und dies auch noch als ein rein logischen physikalischen Vorgang bezeichnest.

Und noch was, Formeln auswendig lernen kann jeder, Zusammenhänge zu sehen ist viel schwieriger es, macht die Physik aber deshalb auch so interessant.

Gruzzzzzzzz :wink:
Andreas

*lach* ja das ist meien Rede.
Aber hier spielen einfachste Sachen des elktromagnetismus eine Rolle und ich kann es wegen den Umfang nicht von Grund auf erklären. Habe da selbst in der Lehre 2-3 Bücher wälzen müssen und ein paar praktische Versuche anstellen.

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Hallo Zoomie,

was laberst Du hier eigentlich für Sch… zusammen?

… Soso, hast also in Deiner Lehre mal ein paar Bücher wälzen müssen? Ich hab auch irgendwann mal eine Lehre gemacht, mit der Wirkung, dass ich nachher trotzdem nicht viel von dieser Materie verstanden hab…

Integral- und Differenzialrechnung beherrscht Du hoffentlich schon, oder? Weil wenn nicht, dann wunderts mich auch nicht, dass Du mit dem Allgemeinen Induktionsgesetz nichts anfangen kannst.
Und mit der „Dreifinger-Regel“ oder „Korkenzieher-Regel“ (so wie Du das wahrscheinlich gelernt hast), kannst Du uns hier echt nicht beeindrucken…

Übrigens, der Deutschen Rechtschreibung scheinst Du auch nicht gerade allzu mächtig zu sein…

Jetzt weißt Du hoffentlich, was ich von Deinen unqualifizierten Bemerkungen halte ?!

Gruß, Stefan

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Hallo Zoomie,

was laberst Du hier eigentlich für Sch… zusammen?

… Soso, hast also in Deiner Lehre mal ein paar Bücher wälzen
müssen? Ich hab auch irgendwann mal eine Lehre gemacht, mit
der Wirkung, dass ich nachher trotzdem nicht viel von dieser
Materie verstanden hab…

Dann ist aber elektrotechnik nicht gerade deine Berufspriorität, habe ich Recht?

Integral- und Differenzialrechnung beherrscht Du hoffentlich
schon, oder? Weil wenn nicht, dann wunderts mich auch nicht,
dass Du mit dem Allgemeinen Induktionsgesetz nichts anfangen
kannst.

Gibt es noch andere Induktionsgesetze? :smile: Vorborgene unheimliche in den Tiefen der der Schwarzen Physik? Die nur von Schwarzen Elkektromeister an seinen Jünger und Nachvolger überliefert werden :smile:
Übrigens spricht man hiernicht von Induktionsformeln sondern von Magnetismus *lach*. So schlecht meien Rechtschreibung ist, so gut ist mein Mathe und Physik :smile:

Und mit der „Dreifinger-Regel“ oder „Korkenzieher-Regel“ (so
wie Du das wahrscheinlich gelernt hast), kannst Du uns hier
echt nicht beeindrucken…

Warum hast du links drehende Elektronen bei deien Magnet? :open_mouth:)

Übrigens, der Deutschen Rechtschreibung scheinst Du auch nicht
gerade allzu mächtig zu sein…

Deien gute Rechtschreibung hilft die aber ja auch nicht bei den Problem weiter. Dafür kann ich eine Fertigungsstrasse programmieren, und mit eien Fromelbuch umgehen, kannst du das auch?

Jetzt weißt Du hoffentlich, was ich von Deinen
unqualifizierten Bemerkungen halte ?!

Komisch ich ahbe mich schon mehrmals technisch Qualifiziert und Arbeitspedagogik natürlich auch *lach*
Dein Geflame finde ich ned gerade toll, aber egal.

Gruß, Stefan

Im Gegensatz zu dir weis ich aber wo es im Formelbuch steht und wie es funktioniert, welche physikalischen Gesetze hier gelten :smile:
Häüttest mich normal gebeten es zu erklären hätte ich es gemacht, das bedarf wie schon eimal geschriben recht viel erklärung, in einen technischen Formelbuch steht jedenfalls die Formel hierfür.

Dann ist aber elektrotechnik nicht gerade deine
Berufspriorität, habe ich Recht?

Oh doch, Elektrotechnik ist rein zufällig meine „Berufspriorität“, ich studiere dieses Fach nämlich…

Du magst vielleicht ein guter Elektroinstallateur sein, aber dafür ein absoluter Laie in Physik, denn bei dem Müll, den Du von Dir gegeben hast, brauchst Du mir nicht zu erzählen, dass Du irgendeine Ahnung von dem Zeug hast…

Gibt es noch andere Induktionsgesetze? :smile: Vorborgene
unheimliche in den Tiefen der der Schwarzen Physik? Die nur
von Schwarzen Elkektromeister an seinen Jünger und Nachvolger
überliefert werden :smile:

Du wirst lachen, aber in der Physik gibt es garantiert noch viele Sachen, die der Elektriker auf der Baustelle nicht kennt.
Und unbekannte Sachen werden bestimmt nicht von „Elektromeistern“ entdeckt, so wie Du Dir das vorstellst.
Und bloß weil sie das nicht tun, muss das noch lange nicht heißen, dass z.B. das „Allgemeine Induktionsgesetz“ etwas mystisches oder exotisches ist, eher im Gegenteil: für Leute, die über dieses Thema Bescheid wissen, ist das eine Selbstverständlichkeit…

Übrigens spricht man hiernicht von Induktionsformeln sondern
von Magnetismus

Soso, Magnetismus und Induktion haben also gar nichts miteinander zu tun? Bitteschön, jeder soll das glauben, woran er gerne glaubt…

So schlecht meien Rechtschreibung ist,
so gut ist mein Mathe und Physik :smile:

Hahahaha, jetzt lach ich mich aber gleich kaputt…

Warum hast du links drehende Elektronen bei deien Magnet? :open_mouth:)

Tja, Elektronen drehen sich tatsächlich („Spin“), und manche von ihnen auch links herum, und das gilt natürlich auch für die Elektronen in magnetischen Werkstoffen…

Deien gute Rechtschreibung hilft die aber ja auch nicht bei
den Problem weiter.

Natürlich hilft sie mir bei solchen Problemen nicht weiter. Dafür verhindert sie wenigstens, dass ich mich gleich zu Beginn als unqualifizierter Volltrottel oute (ohne dass ich mich jetzt dabei auf bestimmte Personen beziehe)…

Dafür kann ich eine Fertigungsstrasse
programmieren, und mit eien Fromelbuch umgehen, kannst du das
auch?

Wow, jetzt staun ich aber. Zu Deiner Beruhigung: ich kann sowohl programmieren, als auch mit Formelbüchern umgehen, weil ohne solche Sachen kommt man im E-Technik-Studium nicht weit…

Im Gegensatz zu dir weis ich aber wo es im Formelbuch steht
und wie es funktioniert, welche physikalischen Gesetze hier
gelten :smile:

Woher willst Du bitteschön wissen, mit welchen Büchern ich schon gearbeitet habe, bzw. wie gut ich mich mit welchen Büchern auskenne?
Und woher willst Du wissen, dass ich das Prinzip der Induktion nicht verstanden
habe? …

Häüttest mich normal gebeten es zu erklären hätte ich es
gemacht, das bedarf wie schon eimal geschriben recht viel

Habe ich Dich wirklich jemals gebeten, mir etwas zu erklären? Von Dir würd ich mir garantiert nichts erklären lassen! …

Komisch ich ahbe mich schon mehrmals technisch Qualifiziert
und Arbeitspedagogik natürlich auch *lach*

Wow, hast also schon mal so zweiwöchige Nähmaschinenkurse oder so was ähnliches belegt? Wieder mal bringst Du mich zum Staunen…

Andere Vorstellung vielleicht:

Man stelle sich einen blanken Draht vor, U-förmig, also mit zwei offenen Enden.

Am geschlossenen Ende kann man sich ein Spannungsmesser zwischengeschaltet vorstellen.

Ist jetzt dieser Draht von einem Fluß durchsetzt, und nimmt man einen weiteren blanken Draht und zieht ihn über die Drähte, so zeigt das Meßgerät eine Spannung an, und zwar genau die Spannung, die definiert ist durch
U = -B * dA/dt

Magnetisches Feld B ist konstant und doch hat man eine Flußänderung durch

dA/dt!

(Bezeichnet man z.B: den Abstand beider Leiterschenkel mit s und die Geschwindigkeit mit der man mit dem „Kurzschlußdraht“ über die Schenkel fährt mit v, so gilt demnach für die Spannung

U = |s*dl/dt| = |s*v|

Bei Motoren kommt die Flächenänderung (bei konstantem Feld) durch die Ausrichtung der Spule im Feld.
Eigentlich müßte es ja auch heißen:
Phi = -B * A * cos alpha,
und alpha der Winkel zw. Feldrichtung und Normalenvektor der Fläche!)

nun alles klar?
Hallo,

Situation:
Induktion der Bewegung.
Ich bewege einen Leiter gleichmässig, senkrecht zu den
Feldlinien in einem (unendlich grossen) magn. Feld.

„Unendlich großes Feld“ ist schon mal eine Voraussetzung, die
in Realität ja schlecht machbar ist.
Aber eine Leiterschleife in einem begrenztem Bereich mit
homogenem Feld, das kann man sich schon vorstellen.

Dabei verursachen die freien Elektronen in dem Leiter durch
ihre Bewegung ein Magnetfeld, zusammen mit dem Dauermagnetfeld

Wie weiter unten schon jemand (Joachim)geschrieben hat,
kannst Du zwei Parameter ändern, so daß eine Spannung induziert
wird und in der Leiterschleife ein Strom fließt.
-> U = -B * dA/dt
a) bei konstanter fläche Magnetfeldstärke ändern
b) bei konstanter Feldstärke die durchflutete Fläche ändern

Hier sollte nun klar werden, daß nur ein gerades Leiterstück
in einem „unendlich großem“ homogenen Feld eine etwas
ungünstige Annahme ist. So kommt nähmlich kein dA/dt zustande.
Gruß Uwi

Korrektur

U = |s*dl/dt| = |s*v|

Hier fehlt noch B

also :

U = |B*s*dl/dt| = |B*s*v|