meine Quellen suche ich nicht bei den Didaktikern, sondern bei
den Physikern. Und bei denen heißt es immer noch:
Der Autor der angebenen Quelle ist Physiker. Und wer hat wohl mehr Überblick über den Sprachgebrauch in der Physik im Zusammenhang mit den Bildern die dabei vermittelt werden sollen, im Hinblick auf die Abbildung der Realtität, wenn nicht ein Didaktiker?
Bewegt man einen Leiter so in einem Magnetfeld, dass er die
Feldlinien schneidet, so entsteht in dem Leiter eine Spannung
und bei geschlossenem Stromkreis ein Induktionsstrom.
Damit im Leiter eine Spannung entsteht, müssen aber erst die Ladungen getrennt werden, und dabei fließt ein Strom. So betrachtet ist hier sogar der Strom Ursache der Spannung. Das sind aber alles wie gesagt nur Bilder, die Formeln sagen nichts aus über Ursache und Wirkung.
Gruß
Oliver
Hi,
die 10km/s beziehen sich, wenn ich mich richtig erinnere, auf die maximalgeschwindigkeit der elektronen im PN Übergang, wodurch die maximale Schaltgeschwindigkeit dieser begrenzt wird.
Gruß,
erdbrink
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Hallo Ralf,
die Lorentzkraft kommt erst ins Spiel, wenn Ströme fließen
können. Das geht natürlich nur, wenn ein Stromkreis vorhanden
ist. Aus Zeller/Franke, „Das physikalische Rüstzeug des
Ingenieurs“, Leipzig 1971:
Bewegt man einen Leiter so in einem Magnetfeld, dass er die
Feldlinien schneidet, so entsteht in dem Leiter eine Spannung
und bei geschlossenem Stromkreis ein Induktionsstrom.
Das ist nur die Beschreibung der Beobachtung, die keine Aussage über Ursache und Wirkung macht.
Die Lorentzkraft kommt immer ins Spiel, sobald Du Materie senkrecht zu einem Magnetfeld bewegst. Das ist ein rein mechanischer Vorgang. Die Bewegung selbst ist dabei nicht als Stromfluß zu werten, da „normale“ Materie elektrisch neutral ist und daher gleichviele positive wie negative Ladungen in die gleiche Richtung bewegt werden. Es kommt somit zu keinem resultierenden Stromfluß in Bewegungsrichtung.
Also: Ohne Stromkreis nur Spannung, kein Strom. Da ist keine
Lorentzkraft.
Auch bei einem offenen Stromkreis muß erstmal kurzzeitig ein kleiner Strom fließen, damit eine Ladungstrennung stattfinden und sich eine Spannung aufbauen kann. Die Lorentzkraft ist dann weiterhin nötig, um die Ladungen gegen die Kraft des el. Feldes getrennt zu halten und die Spannung aufrecht erhalten zu können. Ohne Lorentzkraft gäbe es einen Ladungsausgleich und die Spannung würde sofort zusammenbrechen.
Jörg
Hi Jörg,
wenn ich meinen Buben erzähle, dass der Strom zuerst da ist, dann fragen sie: „Wieviel Strom?“ und dann stehe ich blöd da. Die induzierte Spannung kann ich aus den Daten des Generators errechnen, den Strom nicht - dafür brauche ich immer die Beschaltung, sprich den Lastwiderstand. Damit sind für mich Ursache und Wirkung ohne Wenn und Aber bestimmt.
Gruß Ralf
Hallo Jörg,
bei der Supraleitung allgemein kann man sich streiten, wo die
Spannung hingekommen ist (als vermeintliche Ursache), da gebe
ich Dir Recht. Aber beim im Magnetfeld bewegten Leiter – gilt
da nicht der Zusammenhang: U = B * l * v (l = Länge des
Leiters senkrecht zum Feld, v = Geschwindigkeit, senkrecht auf
beiden)? Bei offenem Leiter, versteht sich.
Das ist aber nur eine Formel, die keine Aussage über Ursache
und Wirkung macht. Überlege mal, wie man sich diese Spannung
erklären kann: Ein el. feldfreier Leiter wird durch ein
Magnetfeld bewegt, die Elektronen bewegen sich in Richtung der
Lorentzkraft (-> Strom) solange bis sich ein el. Feld
aufbaut das diese Bewegung stoppt (der Leiter soll ja offen
sein) und die Elektronen mit der Lorentzkraft im Gleichgewicht
hält. Nach dieser Betrachtung ist der Strom eindeutig die
Ursache der Spannung.
Natürlich kann man es auch umgekehrt betrachten: Bei der
Bewegung ändert sich der von der Schleife umschlossene magn.
Fluß und es wird eine Spannung U = - dPhi/dt induziert, die
dann einen Strom fließen lassen kann.
Es hängt also immer von der Betrachtungsweise ab.
bei der Lösungsfindung zur Identifikation von Ursache und Wirkung ist es meist hilfreich, die zeitliche Abfolge zu betrachten. Fließt ein Strom, und deshalb baut sich eine Spannung auf oder baut sich ein E-Feld und somit eine Spannung auf, worauf es zum Ladungstransport kommt? Ich denke, zur Lösungsfindung müsste man tiefer in die Physik einsteigen (quantenmech. Betrachtungsweise von Felderscheinungen?), ist aber auf jeden Fall lohnenswert, darüber nachzudenken.
Gruß
Dieter
Hallo,
Nochmal für die Didaktiker: Die Spannung wird induziert, egal
ob ein Strom fließt oder nicht.
Obwohl ich ebenfalls dieser Deiner Meinung bin, könnte man dennoch gewagt behaupten: Woher weißt Du das, dass dort schon eine Spannung ist, bevor Du es gemessen hast? Wenn ich Spannung messen will, fließt ein Strom, sogar bei ‚tatsächlich‘ spannungs-messenden (Innenwiderstand unendlich) Methoden erfolgt zumindest kurzfristig eine Ladungsverschiebung.
Gruß
Dieter
Hallo Ralf,
wenn ich meinen Buben erzähle, dass der Strom zuerst da ist,
dann fragen sie: „Wieviel Strom?“ und dann stehe ich blöd da.
Nicht, wenn Du ihnen sagen kannst wieviel 
Die induzierte Spannung kann ich aus den Daten des Generators
errechnen, den Strom nicht -
Natürlich kannst Du das. Bei einem elektrodynamischen Generator ist der Strom sogar direkt proportional zum Antriebsmoment, bzw. zur Antriebskraft.
dafür brauche ich immer die
Beschaltung, sprich den Lastwiderstand.
Nein, ein Kurzschluß ist in diesem Sinne keine Beschaltung, da hier der Generator als Stromquelle ohne Last (RLast=0) arbeitet. Eine Spannung tritt erst auf, wenn man einen Widerstand einfügt, an dem sie abfallen kann.
Damit sind für mich
Ursache und Wirkung ohne Wenn und Aber bestimmt.
Das ist Deine persönliche Sichtweise. Umgekehrt ist es aber genauso schlüssig erklärbar. Es ist durchaus sinnvoll, je nach Fallbeispiel, mal die eine oder die andere Betrachtungsweise anzuwenden. Bei einem Generator hängt es z.B. davon ab, ob man die Drehzahl (-> Spannung) oder das Drehmoment (-> Strom) als ursächlich annimmt.
Jörg
Hi Jörg,
Nein, ein Kurzschluß ist in diesem Sinne keine Beschaltung, da
hier der Generator als Stromquelle ohne Last
(RLast=0) arbeitet.
Es ist wohl an der Zeit, die Diskussion zu beenden. Ein Kurzschluss ist nicht etwa keine Last, sondern die größte denkbare.
Gruß Ralf
Hallo Ralf,
für eine Stromquelle heisst keine Last in der Tat
-> Lastwiderstand = 0R.
Nur bei einer Spannungsquelle heisst keine Last
-> Lastwiderstand -> unendlich.
Gedankenexperiment: Annahme : keine Last heisst keine Verluste.
Spannungsquelle: hier ist der Innenwiderstand Ri möglichst klein und in Serie.
Wenn Rlast = 0: Innerer Verluste am Ri
Wenn Rlast -> unendlich: Kein Stromfluß, keine Verluste
Stromquelle: Hier ist der Innenwiderstand möglichst hoch und parallel
Wenn Rlast = 0: keine inneren Verluste
Wenn Rlast -> unendlich: Innerer Verluste am Ri
Gruß
achim
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