Thema: Hilfe bei Physikaufgabe

Hallo zusammen.
Ich bräuchte mal Hilfe bei einer Physikaufgabe, hab schon miene Mitstudenten und andere bekannte gefragt, aber keiner konnte mir helfen.

Die Aufgabe aus dem Themenbereich: Magnetfeld/Induktion
lautet:
Eine in sich geschlossene, kreisrunde Induktionsschleife (Durchmesser 0,1 [m]) mit
einem Innenwiderstand von 30 [Ω] wird mit einer Geschwindigkeit von 10 [m/s] durch
ein homogenes Magnetfeld von 1 [T] senkrecht zur Richtung des Feldes bewegt.
a) Welcher Strom fließt in der Induktionsspule?
b) Welche mechanische Leistung muss hierzu erbracht werden?

ich komme da einfach nicht weiter, wir haben die Aufgabe mal mit dem Prof. angefangen, aber er hat sie dann nicht zuende gerechnet

also gegeben:
B = 1T
d = 0,1m = r = 0,05m
R = 30Ohm
v = 10m/s

angefangen hat er mit der Formel:
Uind = - (B * dA/dt + A * dB/dt)

dann haben wir die Fläche (A) mit PI * r² berechnet.

aber wie komme ich auf die Zeit, wird das mit einem integral gemacht, indem man sagt t0 = 0s bis t1 = 1s, in der Zeit ist ja eine Strecke von 10m zurückgelegt worden.

ich bin verzweifelt und komme nicht weiter.
bin für jede Hilfe dankbar

Ist das die vollständige Aufgabe?
Die Spannung einer kreisrunden leiterschleife erhält man ganz allgemein, wenn man das linienintegral von E*dr entlang des weges integriert (wobei man gedanklich in der leiterschleife eine lücke einfügen sollte, da es sonst praktisch keinen Sinn macht von einer spannung zu reden).
Das induktionsgesetz besagt jetzt, dass dies das gleiche ist wie die zeitliche änderung des oberflächenintegrals über B*dA (dA als infinitesimalen Flächennormalenvektor), der vom leiter eingeschlossenen fläche. Mit anderen worten, die induzierte spannung entspricht der änderung des magnetischen flusses. Das ist so bis auf ein Vorzeichen das Wesentliche.
Wenn man jetzt ein ideales homogenes Magnetfeld hat (was es übrigens nicht nur in der Praxis sondern auch in der theorie eigentlich nicht gibt, da homogene magnetfelder keine lösungen der Maxwell-Gleichungen sind) und in diesem feld befindet sich ein geschlossener leiter, so ist der magnetische Fluss eine Konstante. und die zeitliche änderung, wäre demnach null.
Das kann aber irgendwie nicht die aufgabe sein.

Wenn man eine geschlossene Leiterschleife hat, so wird sich keine spannung aufbauen, es muss aber dann die flussänderung durch im leiter fließende ströme kompensiert werden, also gilt dann
R*I=-d(BA)/dt, wenn BA der magnetische fluss ist. Dazu wird dem magnetischen Feld die Leistung P=R*I² entzogen.
Befindet sich die leiterschleife vielleicht anfangs nicht in einem feld und wird dann durch ein homogenes feld gezogen? Das würde gehen, es sieht aber schwierig aus, wenn die leiterschleife sich von anfang an in einem homogenen magnetfeld befindet.

1. ja, das ist die komplette Aufgabe

2. ich danke dir für die schnelle Antwort

3. Ich verstehe nicht alles, von dem , was du schreibst, aber den größten Teil
da steht durch das Magnetfeld, daher denke ich, das es Anfangs noch nicht im Fled ist.

hier das aufgabenblatt
http://s6.directupload.net/file/d/2052/f2ijqmbb_jpg.htm

Dürfte ich erfahren in welchem Semester und welchen Studiengang du bist? Im Hinblick auf die anderen Aufgaben auf dem Übungsblatt würde ich auf sowas wie Elektrotechnik tippen.

Wie dem auch sei. Die Aufgabe ist wahrscheinlich recht ungenau gestellt. Eine Aufgabe mit quadratischer leiterschleife vom gleichen typ stell ich hier mal gegenüber.

"Eine quadratische Leiterschleife mit sehr kleinem ohmschen Widerstand und der Seitenlänge 3cm
soll mit einer Geschwindigkeit von 0,02m/s senkrecht durch ein homogenes magnetisches Feld der
Stärke 0,02T bewegt werden. Das begrenzte Magnetfeld besitzt die Länge 10cm und die Breite
10cm.
Berechnen Sie die induzierte Spannung in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe d des Rahmens im Feld.
"
Das hab ich zur Kontrolle mal bei google rausgesucht. Wie man sieht, wurden hier zusätzlich angaben zu den abmessungen des Magnetfeldes gemacht. Jetzt lässt sich natürlich mutmaßen, dass die aufgabe so gemeint ist, dass man eine kreisrunde leiterschleife hat, die man zunächst nicht im feld hat und dann durch das feld zieht. in der zeit in der sich die leiterschleife noch nicht komplett im magnetfeld befindet, nimmt dann die magnetische flussdichte zu.
Also wenn man einen kreis ein Stück in das feld führt, dann befindet sich ein Kreissegment im Feld
siehe hier: http://formularium.org/media/2006110...eissegment.gif
also braucht man die fläche solch eines kreissegments. Entweder schaut man sich die formel irgendwo nach oder aber man kramt seine geometriekenntnisse aus der Mittelstufe empor.
Steht auch alles bei wikipedia, was man dazu benötigt:
Kreissegment ? Wikipedia
man hat dann eine formel der fläche in abhängigkeit von h und r (siehe skizze im link). Was man nun ändert ist h. DIe Änderung der fläche ist die ableitung der formel A zur zeit t, also dA/dt
dummerweise hat man in der formel aber keine zeit explizit stehen, die zeit steckt im h, also heißt es die kettenregel anwenden. dann gilt
dA/dt=dA/dh*dh/dt=dA/dh*v
dh/dt ist ja die geschwindigkeit. also müsst ihr die formel fürs kreissegment noch nach h ableiten, dann habt ihr die flächenänderung.
das setzt ihr in die formel für die flussänderung ein, welche du bereits in deinem ersten post gepostet hast, wobei aber dB/dt=0 ist, da sich das feld ja nicht verändert.

übrigens kann man hier auch noch ein paar fälle unterscheiden. und zwar einmal die zeitdauer von t=0 bis zur zeit zu die der kreis sich zur hälfte im feld befindet. dann von dort bis zum zeitpunkt wann der kreis komplett im feld eingetaucht ist, wenn man dann immer weiter die leiterschleife schiebt, so wird sie wahrscheinlich irgendwann wieder aus dem feld herauskommen, wobei ich nicht weiß ob ihr das auch noch betrachten müsst.

edit: achja und dann noch dran denken, dass ihr keine spannung sondern lettzlich die fließenden ströme ausrechnen sollt.

bin 1 Semester Medieninformatik

mister mb

bin 1 Semester Medieninformatik

und? Konnte ich dir helfen? hast du die aufgabe gelöst?
Ich kenne jemanden der studiert medieninformatik, aber irgendwie sitzt der den ganzen tag nur am pc und ist am zocken.

helfen auf jedenfall, gelöst hab ich die noch nicht, werde ich mir morgen nochmal in ruhe angucken

aber vielen vielen Dank, hat mir auf jedenfall weitergeholfen.

Ich bräuchte auch nochmal Hilfe zur Energieberechnung:

"Ein Lkw (m=5t) wird von 100 km/h zum Stilltstand abgebremst. Um wie viel Grad werden die bremsen aus Eisen erwärmt? (m = 10kg; spezifische Wärme c = 0,45 kJ/(kg*K) )

Hatte mir dazu überlegt, dass man eventuell die beiden Energiegleichungen gleichsetzen könne, also WQ = c*m*Theta = WB = 1/2*m*v².

Allerdings kommen dabei absurde Zahlenwerte zu Stande..

der ansatz klingt vernünftig.
hast du auch berücksichtigt, dass das m in beiden formeln ein anderes m ist, also einmal ist es die masse des lkw's und einmal die masse der bremsen. und hast du auch richtig mit den einheiten gerechnet, was hast du denn überhaupt raus?

Also, zunächst habe ich die Einheiten alle auf die Standardeinheiten gebracht. Also habe ich 5 t in 5000 Kg und 100 km/h in 27 7/9 m/s umgewandelt. Dann habe ich die beiden gleichgesetzt, also:

10 kg*0,45kJ/kg*K*Theta (wird ja gesucht) = 1/2*5000kg+(27 7/9)².

Nach dem auflösen krieg ich für Theta ungefähr 428000 K raus, was doch viel zu hoch ist..

du musst die 0,45kj/(kg*K) noch in 450J/(kg*K) umrechnen.

Ah, ok, danke. Das hatte ich ganz vergessen.