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Induktion durch Änderung der Winkelweite - Versuch (Simulation)

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Die Simulation zeigt den prinzipiellen Aufbau, die Durchführung und die Beobachtungen des Versuchs zur Untersuchung der Abhängigkeit der…

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Die Simulation zeigt den prinzipiellen Aufbau, die Durchführung und die Beobachtungen des Versuchs zur Untersuchung der Abhängigkeit der…

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Induktion durch Änderung der magnetischen Flussdichte

Grundwissen

In einer Induktionsanordnung gelten folgende Bedingungen:

  • die Richtung des magnetischen Feldvektors \(\vec B\) des homogenen magnetischen Feldes ist konstant
  • der Flächenvektor \(\vec A\) der (Teil-)Fläche der Leiterschleife oder der Spule mit Windungszahl \(N\), die sich im magnetischen Feld befindet, ist konstant
  • die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen dem Feldvektor \(\vec B\) und dem Flächenvektor \(\vec A\) ist damit ebenfalls konstant.

Wenn sich die magnetische Flussdichte \(B\) mit der Änderungsrate \(\frac{dB}{dt}\) ändert, dann berechnet sich die Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\) durch \(U_{\rm{i}}\left(t\right) =  - N \cdot \frac{dB}{dt} \cdot A \cdot \cos\left(\varphi\right)\).

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Grundwissen

In einer Induktionsanordnung gelten folgende Bedingungen:

  • die Richtung des magnetischen Feldvektors \(\vec B\) des homogenen magnetischen Feldes ist konstant
  • der Flächenvektor \(\vec A\) der (Teil-)Fläche der Leiterschleife oder der Spule mit Windungszahl \(N\), die sich im magnetischen Feld befindet, ist konstant
  • die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen dem Feldvektor \(\vec B\) und dem Flächenvektor \(\vec A\) ist damit ebenfalls konstant.

Wenn sich die magnetische Flussdichte \(B\) mit der Änderungsrate \(\frac{dB}{dt}\) ändert, dann berechnet sich die Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\) durch \(U_{\rm{i}}\left(t\right) =  - N \cdot \frac{dB}{dt} \cdot A \cdot \cos\left(\varphi\right)\).

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Induktion durch Änderung des Flächeninhalts

Grundwissen

In einer Induktionsanordnung gelten folgende Bedingungen:

  • der Feldvektor \(\vec B\) (und damit die Richtung, die Orientierung und die Flussdichte) des homogenen magnetischen Feldes ist konstant
  • die Richtung und die Orientierung des Flächenvektors \(\vec A\) des Teils der Leiterschleife, der vom magnetische Feld durchsetzt wird, sind konstant
  • die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen Flächenvektor \(\vec A\) und Feldvektor \(\vec B\) ist konstant

Wenn sich der Betrag \(A\), d.h. der Inhalt der Fläche des Teils der Leiterschleife oder Spule mit Windungszahl \(N\), die vom magnetischen Feld durchsetzt wird, mit der Änderungsrate \(\frac{dA}{dt}\) ändert, dann berechnet sich die Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\) durch \(U_{\rm{i}} =  - N \cdot B \cdot \frac{dA}{dt} \cdot \cos\left(\varphi\right)\).

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Grundwissen

In einer Induktionsanordnung gelten folgende Bedingungen:

  • der Feldvektor \(\vec B\) (und damit die Richtung, die Orientierung und die Flussdichte) des homogenen magnetischen Feldes ist konstant
  • die Richtung und die Orientierung des Flächenvektors \(\vec A\) des Teils der Leiterschleife, der vom magnetische Feld durchsetzt wird, sind konstant
  • die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen Flächenvektor \(\vec A\) und Feldvektor \(\vec B\) ist konstant

Wenn sich der Betrag \(A\), d.h. der Inhalt der Fläche des Teils der Leiterschleife oder Spule mit Windungszahl \(N\), die vom magnetischen Feld durchsetzt wird, mit der Änderungsrate \(\frac{dA}{dt}\) ändert, dann berechnet sich die Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\) durch \(U_{\rm{i}} =  - N \cdot B \cdot \frac{dA}{dt} \cdot \cos\left(\varphi\right)\).

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Induktion durch Änderung der Winkelweite

Grundwissen

In einer Induktionsanordnung gelten folgende Bedingungen:

  • die magnetische Flussdichte \(B\) des homogenen magnetischen Feldes ist konstant
  • der Flächeninhalt \(A\) der (Teil-)Fläche der Leiterschleife oder Spule mit der Windungszahl \(N\), die sich im magnetischen Feld befindet, ist konstant

Wenn sich die Richtung oder die Orientierung des Feldvektors \(\vec B\) oder des Flächenvektors \(\vec A\) und damit die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen dem Feldvektor \(\vec B\) und dem Flächenvektor \(\vec A\) mit der Änderungsrate \(\frac{d \varphi}{dt}\) ändert, dann berechnet sich die Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\) durch \(U_{\rm{i}} =  N \cdot B \cdot A \cdot \frac{d \varphi}{dt} \cdot \sin\left(\varphi\right)\).

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Grundwissen

In einer Induktionsanordnung gelten folgende Bedingungen:

  • die magnetische Flussdichte \(B\) des homogenen magnetischen Feldes ist konstant
  • der Flächeninhalt \(A\) der (Teil-)Fläche der Leiterschleife oder Spule mit der Windungszahl \(N\), die sich im magnetischen Feld befindet, ist konstant

Wenn sich die Richtung oder die Orientierung des Feldvektors \(\vec B\) oder des Flächenvektors \(\vec A\) und damit die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen dem Feldvektor \(\vec B\) und dem Flächenvektor \(\vec A\) mit der Änderungsrate \(\frac{d \varphi}{dt}\) ändert, dann berechnet sich die Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\) durch \(U_{\rm{i}} =  N \cdot B \cdot A \cdot \frac{d \varphi}{dt} \cdot \sin\left(\varphi\right)\).

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Induktionserscheinungen

Grundwissen

Induktionsspannungen \(U_{\rm{i}}\) kann man beobachten, wenn sich in einer Induktionsanordnung (ein magnetisches Feld und eine Leiterschleife mit angeschlossenem Spannungsmesser) eine der folgenden Größe ändert:

  • die magnetische Flussdichte \(B\) des magnetischen Feldes
  • der Inhalt \(A\) der Fläche der Leiterschleife, die vom magnetischen Feld durchsetzt wird
  • die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen dem magnetischem Feld und der Leiterschleife

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Grundwissen

Induktionsspannungen \(U_{\rm{i}}\) kann man beobachten, wenn sich in einer Induktionsanordnung (ein magnetisches Feld und eine Leiterschleife mit angeschlossenem Spannungsmesser) eine der folgenden Größe ändert:

  • die magnetische Flussdichte \(B\) des magnetischen Feldes
  • der Inhalt \(A\) der Fläche der Leiterschleife, die vom magnetischen Feld durchsetzt wird
  • die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen dem magnetischem Feld und der Leiterschleife

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Größen zur Beschreibung von Induktionsvorgängen - Magnetisches Feld (Simulation)

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Die Animation zeigt verschiedene Darstellungsmöglichkeiten eines homogenen magnetischen Feldes.

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Die Animation zeigt verschiedene Darstellungsmöglichkeiten eines homogenen magnetischen Feldes.

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Größen zur Beschreibung von Induktionsvorgängen - Flächenvektor (Simulation)

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Die Animation zeigt die Definition und die Eigenschaften des Flächenvektors am Beispiel einer Quadratfläche.

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Größen zur Beschreibung von Induktionsvorgängen - Winkelweite (Simulation)

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Die Animation zeigt die Definition des Winkels zwischen Feldvektor \(\vec B\) und Flächenvektor \(\vec A\).

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Induktion durch Änderung der Winkelweite - Sonderfall - Formelumstellung (Animation)

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Die Animation zeigt das schrittweise Auflösen der Formel zur Berechnung der Amplitude der Induktionsspannung beim Drehen einer Leiterschleife mit…

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Induktion durch Änderung der magnetischen Flussdichte (Sonderfall) - Formelumstellung (Animation)

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Die Animation zeigt das schrittweise Auflösen der Formel zur Berechnung der Amplitude der Induktionsspannung beim Sonderfall der Änderung der…

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Größen zur Beschreibung von Induktionsvorgängen - Flächenvektor im Feld (Simulation)

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Die Animation zeigt die Darstellung der (Teil-)Fläche einer Leiterschleife, die sich in einem magnetischen Feld befindet.

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Induktion durch Änderung der Winkelweite - Grundwissen (Simulation)

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Die Animation veranschaulicht die Veränderung des magnetischen Flusses \(\Phi\) und damit die Entstehung einer Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\) durch…

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Induktion durch Änderung des Flächeninhalts - Grundwissen (Simulation)

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Die Animation veranschaulicht die Veränderung des magnetischen Flusses \(\Phi\) und damit die Entstehung einer Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\) durch…

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Induktion durch Änderung des Flächeninhalts - Sonderfall (Animation)

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Die Animation veranschaulicht die Veränderung des magnetischen Flusses \(\Phi\) und damit die Entstehung einer Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\), wenn…

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Induktion durch Änderung der magnetischen Flussdichte - Sonderfall (Animation)

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Die Animation veranschaulicht die Veränderung des magnetischen Flusses \(\Phi\) und damit die Entstehung einer Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\), wenn…

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Induktion durch Änderung der Winkelweite - Sonderfall (Animation)

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Die Animation veranschaulicht die Veränderung des magnetischen Flusses \(\Phi\) und damit die Entstehung einer Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\), wenn…

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Induktion durch Änderung der magnetischen Flussdichte - Grundwissen (Simulation)

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Die Simulation veranschaulicht die Veränderung des magnetischen Flusses \(\Phi\) und damit die Entstehung einer Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\)…

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Induktion durch Änderung des Flächeninhalts (Sonderfall) - Formelumstellung (Animation)

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Die Animation zeigt das schrittweise Auflösen der Formel zur Berechnung der Amplitude der Induktionsspannung beim Sonderfall bei der Induktion durch…

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Elektromagnetischer Schwingkreis ungedämpft - Graphen (Animation)

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Die Animation zeigt die Graphen von Ladung auf der "oberen" Kondensatorplatte, Stromstärke, Spannung über dem Kondensator, Spannung über der Spule,…

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Größen zur Beschreibung einer elektromagnetischen Welle (Simulation)

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Die Simulation veranschaulicht die Größen zur Beschreibung einer elektromagnetischen Welle: Amplitude, Frequenz, Ausbreitungsgeschwindigkeit und…

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Größen zur Beschreibung einer (elektromagnetischen) Welle

Grundwissen

  • Amplitude \(\hat E\), Schwingungsdauer \(T\) bzw. Frequenz \(f\) und Intensität \(I\) sind zentrale Größen zur Beschreibung einer elektromagnetischen Welle.
  • Für die Wellenlänge gilt \(\lambda=\frac{c}{f}\).

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Grundwissen

  • Amplitude \(\hat E\), Schwingungsdauer \(T\) bzw. Frequenz \(f\) und Intensität \(I\) sind zentrale Größen zur Beschreibung einer elektromagnetischen Welle.
  • Für die Wellenlänge gilt \(\lambda=\frac{c}{f}\).

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Magnetischer Fluss und Induktionsgesetz - Magnetischer Fluss (Simulation)

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Die Simulation veranschaulicht den magnetischen Flusses \(\Phi\) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte \(B\), dem Flächeninhalt \(A\) und…

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Die Simulation veranschaulicht den magnetischen Flusses \(\Phi\) in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte \(B\), dem Flächeninhalt \(A\) und…

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Magnetischer Fluss und Induktionsgesetz - Induktionsgesetz (Simulation)

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Die Simulation veranschaulicht die Veränderung des magnetischen Flusses \(\Phi\) und damit die Entstehung einer Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\)…

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Spezifischer Widerstand

Grundwissen

  • Der spezifische Widerstand \(\rho\) ist eine Materialkonstante des verwendeten Materials.
  • Für den spezifische Widerstand gilt \(\rho  = \frac{{R \cdot A}}{l}\), der Widerstand eines Leiters berechnet man mittels \(R = \rho  \cdot \frac{l}{A}\).
  • Gute Leiter wie Silber oder Kupfer haben einen geringen spezifischen Widerstand, Isolatoren einen sehr hohen spezifischen Widerstand.

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Grundwissen

  • Der spezifische Widerstand \(\rho\) ist eine Materialkonstante des verwendeten Materials.
  • Für den spezifische Widerstand gilt \(\rho  = \frac{{R \cdot A}}{l}\), der Widerstand eines Leiters berechnet man mittels \(R = \rho  \cdot \frac{l}{A}\).
  • Gute Leiter wie Silber oder Kupfer haben einen geringen spezifischen Widerstand, Isolatoren einen sehr hohen spezifischen Widerstand.

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