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Übungsaufgaben
1Die Größen im InduktionsgesetzAFB I
Finden Sie zu jedem Symbol aus \(U_{ind}=-N\,\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}\) die passende Bedeutung.
Decke immer zwei Karten auf. Passen sie zusammen, bleiben sie offen liegen.
Halte die drei Ebenen sauber auseinander: Φ ist ein Zustand, ΔΦ ein Unterschied zwischen zwei Zeitpunkten und ΔΦ/Δt eine Rate. Nur die Rate steht im Induktionsgesetz. Deshalb hat U auch nichts mit der Größe von Φ zu tun — ein riesiger, aber unveränderlicher Fluss liefert exakt 0 V. Die Windungszahl N ist der einzige Faktor, der ohne Zeitbezug wirkt: Sie schaltet gleichsam N gleiche Leiterschleifen in Reihe.
2Wodurch ändert sich der Fluss?AFB I
Kreuzen Sie an, was sich im jeweiligen Versuch ändert und ob dabei eine Spannung induziert wird (\(\Phi=B\cdot A\)).
Setze in jeder Zeile so viele Kreuze, wie zutreffen — es können auch null sein. Danach die ganze Tabelle prüfen.
| Versuch | B ändert sich | wirksame Fläche A ändert sich | Spannung wird induziert |
|---|---|---|---|
| Magnet wird zügig in die ruhende Spule geschoben | |||
| Spule rotiert im homogenen Magnetfeld | |||
| Spule ruht in einem sehr starken, konstanten Feld | |||
| Leiterschaukel wird quer zu den Feldlinien herausgezogen | |||
| Der Strom in der felderzeugenden Spule wird hochgeregelt | |||
| Spule wird im homogenen Feld parallel zu sich selbst verschoben |
Weil Φ = B · A gilt, gibt es genau zwei Hebel: das Feld B (Transformator, Ein- und Ausschalten, bewegter Magnet) oder die vom Feld durchsetzte Fläche A (Generator, Leiterschaukel). Die dritte Spalte ist immer dann angekreuzt, wenn mindestens eine der ersten beiden es ist. Die letzte Zeile ist die Falle: Eine Verschiebung im homogenen Feld ändert weder B noch die durchsetzte Fläche — es passiert nichts, obwohl sich die Spule bewegt.
3Spannung direkt berechnenAFB I
Eine Spule mit \(N=150\) Windungen erfährt eine Flussänderung \(\Delta\Phi=8{,}0\,\mathrm{mWb}\) in \(\Delta t=20\,\mathrm{ms}\).
Berechnen Sie den Betrag der Induktionsspannung \(|U|\) in Volt.Setze in |U| = N · ΔΦ/Δt ein. Achte auf die Einheiten und trage nur die Zahl ein.
Der bequemste Weg führt über die Vorsätze: 8,0 mWb je 20 ms sind 8,0/20 = 0,40 Wb/s, weil sich Milli gegen Milli wegkürzt. Mal 150 Windungen ergibt 60 V. Wer ΔΦ in Milliweber lässt, Δt aber in Sekunden umrechnet, landet bei 60 000 V — ein Faktor 1000 daneben. Rechne deshalb entweder beides konsequent in Grundeinheiten oder beides konsequent in Milli.