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Übungsaufgaben
1Wann zeigt das Voltmeter etwas an?AFB I
Entscheiden Sie für jede Versuchssituation, ob eine Induktionsspannung entsteht.
Setze in jeder Zeile genau ein Kreuz in die zutreffende Spalte und prüfe dann die ganze Tabelle.
| Versuchssituation | Spannung entsteht | keine Spannung |
|---|---|---|
| Der Magnet wird in die ruhende Spule geschoben | ||
| Der Magnet liegt bewegungslos in der Spule | ||
| Der Magnet wird aus der Spule herausgezogen | ||
| Ein Leiterstab wird senkrecht durch das Feld gezogen | ||
| Der Leiterstab ruht mitten im starken Feld | ||
| Magnet und Spule fahren gemeinsam mit gleicher Geschwindigkeit |
Prüfen Sie bei jeder Zeile nur eine einzige Frage: Ändert sich etwas? Ein starkes Feld allein reicht nie aus — der Leiterstab im ruhenden Feld liefert genauso wenig Spannung wie der liegende Magnet. Besonders lehrreich ist die letzte Zeile: Fahren Magnet und Spule gemeinsam, ist ihre Relativgeschwindigkeit null, und aus Sicht der Spule ändert sich nichts. Nur die Bewegung gegeneinander zählt.
2Die Größen am bewegten LeiterAFB I
Ordnen Sie jeder Frage die passende Größe des Versuchs „bewegter Leiter“ zu.
Lies die Frage über dem Schema und klicke den passenden Kasten an. Erst danach kommt die nächste Frage.
Die drei Größen B, l und v stehen in der Formel U = B · l · v und sind alle drei am Aufbau einstellbar. Lorentzkraft und Ladung tauchen dort nicht auf — sie liefern die Erklärung dahinter: Erst weil sich geladene Teilchen mit dem Stab durch das Feld bewegen, werden sie längs des Stabes getrennt, und diese Ladungstrennung ist die Spannung. Wer die Formel nur auswendig lernt, kann später nicht begründen, warum ein ruhender Stab nichts liefert.
3Spannung am bewegten LeiterAFB I
Ein Leiterstab der Länge \(l=15\,\mathrm{cm}\) wird mit \(v=5{,}0\,\mathrm{\tfrac ms}\) senkrecht durch ein Feld der Flussdichte \(B=0{,}60\,\mathrm T\) gezogen.
Berechnen Sie die Induktionsspannung \(U\) in Volt.Setze in U = B · l · v ein. Achte darauf, die Länge vorher in Meter umzurechnen.
Der einzige Stolperstein ist die Einheit: 15 cm sind 0,15 m, nicht 15 m. Damit wird U = 0,60 · 0,15 · 5,0 = 0,45 V. Wer die Länge in Zentimetern einsetzt, erhält 45 V und damit einen Wert, den ein Schulversuch mit einem Handgriff niemals erreicht — genau daran erkennt man den Fehler auch ohne Nachrechnen. Alle drei Faktoren gehen linear ein: Verdoppelt man einen davon, verdoppelt sich U.