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Aufgabe

Bewegte Leiterschleife im Magnetfeld

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

Eine Drahtschleife mit eingebautem Messgerät wird durch ein homogenes Magnetfeld bewegt.

Gib an, welche Reaktion des Stromanzeigegerätes in den beiden unten dargestellten Situationen zu beobachten ist.

Gib für deine Antwort eine Begründung.

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1. Fall: Die Leiterschleife befindet sich vollständig im homogenen Magnetfeld und wird mit der konstanten Geschwindigkeit \(\vec v\) - wie skizziert - bewegt:

Es kommt in den langen Stücken der rechteckigen Schleife zu der skizzierten Ladungstrennung, die z.B. mit der UVW-Regel der linken Hand (für negative Teilchen) ermittelt werden kann (Bild 1). Diese Ladungstrennungen haben die gleiche Wirkung wie zwei gleichartige Spannungsquellen, die in Bild 2 gezeichnet sind (Ersatzschaltbild). Bei Bild 2 erkennt man, dass die beiden Spannungsquellen gegeneinander geschaltet sind. Daraus folgt: Es fließt kein Strom durch den Stromanzeiger.

 

2. Fall: Die Leiterschleife befindet sich nur noch teilweise im homogenen Magnetfeld und wird mit der konstanten Geschwindigkeit \(\vec v\) - wie skizziert - bewegt:

Es kommt in dem langen, oberen Stück der rechteckigen Schleife zu der unten skizzierten Ladungstrennung, die z.B. mit der UVW-Regel der linken Hand (für negative Teilchen) ermittelt werden kann (Bild 3). Diese Ladungstrennung hat die gleiche Wirkung wie eine Spannungsquelle, die in Bild 4 gezeichnet ist (Ersatzschaltbild). Aufgrund dieser im oberen langen Leiterstück bestehenden Spannung fließt ein Strom durch den Stromanzeiger.