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Questions and Answers
Wie berechnet man die gesamte Induktivität (LT) für mehrere Spulen, die parallel geschaltet sind?
Wie berechnet man die gesamte Induktivität (LT) für mehrere Spulen, die parallel geschaltet sind?
- Der Kehrwert der gesamten Induktivität ist gleich der Summe der Kehrwerte der einzelnen Induktivitäten: 1/LT = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3 + ... (correct)
- Die gesamte Induktivität ist gleich dem Produkt der einzelnen Induktivitäten: LT = L1 * L2 * L3 * ...
- Die Induktivitäten werden subtrahiert: LT = L1 - L2 - L3 - ...
- Die Induktivitäten werden addiert: LT = L1 + L2 + L3 + ...
Welches ist die korrekte Formel für die Berechnung der magnetischen Feldstärke (H)?
Welches ist die korrekte Formel für die Berechnung der magnetischen Feldstärke (H)?
- $H = F / ( IlB)$
- $H = B / ( μrμ0)$
- $H = I /( 2 πr)$ (correct)
- $H = dΦ / dt $
Welchen Wert hat die Zeitkonstante (τ) eines RL-Kreises, wenn die Induktivität L = 1 mH und der Widerstand R = 10 Ohm beträgt?
Welchen Wert hat die Zeitkonstante (τ) eines RL-Kreises, wenn die Induktivität L = 1 mH und der Widerstand R = 10 Ohm beträgt?
- 10 ms
- 1 ms (correct)
- 100 ms
- 0,1 ms
Welches ist der korrekte Ausdruck für die Stromstärke I(t) in einem RL-Kreis zum Zeitpunkt t?
Welches ist der korrekte Ausdruck für die Stromstärke I(t) in einem RL-Kreis zum Zeitpunkt t?
Wie lautet die Formel für die Lorentz-Kraft, die auf einen Leiter wirken kann?
Wie lautet die Formel für die Lorentz-Kraft, die auf einen Leiter wirken kann?
Welche physikalische Größe beschreibt die magnetische Flussdichte?
Welche physikalische Größe beschreibt die magnetische Flussdichte?
Was passiert mit der Stromstärke in einem RL-Kreis, wenn der Schalter geschlossen wird und die Spannung angelegt wird?
Was passiert mit der Stromstärke in einem RL-Kreis, wenn der Schalter geschlossen wird und die Spannung angelegt wird?
Wie wirkt sich eine Erhöhung des Widerstands R auf die Zeitkonstante eines RL-Kreises aus?
Wie wirkt sich eine Erhöhung des Widerstands R auf die Zeitkonstante eines RL-Kreises aus?
Wie wird die induzierte Spannung in einer Schleife berechnet?
Wie wird die induzierte Spannung in einer Schleife berechnet?
Was passiert, wenn die Fläche einer Schleife erhöht wird?
Was passiert, wenn die Fläche einer Schleife erhöht wird?
Was ist der Wert des magnetischen Feldes der Erde, wie im Beispiel angegeben?
Was ist der Wert des magnetischen Feldes der Erde, wie im Beispiel angegeben?
Wie lange dauert es, einen Magnetfeld von 0 T bis 2 T zu erzeugen?
Wie lange dauert es, einen Magnetfeld von 0 T bis 2 T zu erzeugen?
Welcher Einfluss hat die Änderung des Magnetfeldes auf die induzierte Spannung?
Welcher Einfluss hat die Änderung des Magnetfeldes auf die induzierte Spannung?
Wenn die Fläche einer Schleife von 1 m² auf 2 m² innerhalb von 1 ms geändert wird, was passiert mit der Spannung?
Wenn die Fläche einer Schleife von 1 m² auf 2 m² innerhalb von 1 ms geändert wird, was passiert mit der Spannung?
Was beschreibt die Formel H = I/(2πr²)?
Was beschreibt die Formel H = I/(2πr²)?
Wie wird die Spannung zwischen den Punkten A und B in einem konstanten Magnetfeld bestimmt?
Wie wird die Spannung zwischen den Punkten A und B in einem konstanten Magnetfeld bestimmt?
Wie lautet die Formel zur Berechnung der magnetischen Erregung eines langen geraden Leiters?
Wie lautet die Formel zur Berechnung der magnetischen Erregung eines langen geraden Leiters?
Welche Auswirkungen hat die magnetische Feldstärke auf ferromagnetische Materialien?
Welche Auswirkungen hat die magnetische Feldstärke auf ferromagnetische Materialien?
Was beschreibt die Lorentz-Kraft in Bezug auf ein geladenes Teilchen?
Was beschreibt die Lorentz-Kraft in Bezug auf ein geladenes Teilchen?
Welche Formel beschreibt die Lorentz-Kraft für einen Leiter, der senkrecht zum Magnetfeld verläuft?
Welche Formel beschreibt die Lorentz-Kraft für einen Leiter, der senkrecht zum Magnetfeld verläuft?
In einer langen dünnen Spule bei gegebener Erregung, was beschreibt die Formel $H = \frac{I N}{l}$?
In einer langen dünnen Spule bei gegebener Erregung, was beschreibt die Formel $H = \frac{I N}{l}$?
Welcher Parameter ist nicht direkt im Zusammenhang mit der Berechnung der magnetischen Feldstärke $B$ zu sehen?
Welcher Parameter ist nicht direkt im Zusammenhang mit der Berechnung der magnetischen Feldstärke $B$ zu sehen?
Was ist die Einheit der magnetischen Erregung $H$?
Was ist die Einheit der magnetischen Erregung $H$?
Welches Element wird benötigt, um die magnetische Feldstärke in einem Material zu berechnen?
Welches Element wird benötigt, um die magnetische Feldstärke in einem Material zu berechnen?
Wie verhält sich die induzierte Spannung in einer Spule mit mehreren Windungen bei einer Änderung des magnetischen Flusses?
Wie verhält sich die induzierte Spannung in einer Spule mit mehreren Windungen bei einer Änderung des magnetischen Flusses?
Welche Formel beschreibt die Beziehung zwischen der induzierten Spannung und dem Strom in einer Spule?
Welche Formel beschreibt die Beziehung zwischen der induzierten Spannung und dem Strom in einer Spule?
Welche Faktoren beeinflussen die induzierte Spannung in einer Spule?
Welche Faktoren beeinflussen die induzierte Spannung in einer Spule?
Was beschreibt die Formel $E = \frac{L I^2}{2}$?
Was beschreibt die Formel $E = \frac{L I^2}{2}$?
Wie wird die Gesamtinduktivität $L_0$ in einer Serienschaltung von Spulen berechnet?
Wie wird die Gesamtinduktivität $L_0$ in einer Serienschaltung von Spulen berechnet?
Was passiert mit dem Strom in einer Spule, wenn eine rechteckige Spannung angelegt wird?
Was passiert mit dem Strom in einer Spule, wenn eine rechteckige Spannung angelegt wird?
Welche Größe stellt die Induktivität einer Spule dar?
Welche Größe stellt die Induktivität einer Spule dar?
Was beschreibt die Größe $μ_r μ_0$ in der Formel für die induzierte Spannung?
Was beschreibt die Größe $μ_r μ_0$ in der Formel für die induzierte Spannung?
Flashcards
Spule mit mehreren Windungen
Spule mit mehreren Windungen
Eine Spule, deren Spannung proportional zur Windungszahl ist, unter Änderung des magnetischen Flusses.
Induzierte Spannung
Induzierte Spannung
Die Spannung, die in einer Spule aufgrund der Änderungen des magnetischen Flusses erzeugt wird.
Selbstinduktion
Selbstinduktion
Das Phänomen, bei dem eine Spule aufgrund des eigenen Magnetfeldes eine Spannung erzeugt, die den Stromfluss in der Spule entgegenwirkt.
Magnetische Energie
Magnetische Energie
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Induktivität
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Energieformel
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Induktivitätsaddition
Induktivitätsaddition
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Zeitliche Änderung des Flusses
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Magnetische Erregung
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Formel der induzierten Spannung
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Beispiel konstante Fläche
Beispiel konstante Fläche
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Beispiel Flächenänderung
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Beispiel Änderung des Feldes
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Magnetischer Fluss
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Erde Magnetfeld
Erde Magnetfeld
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Magnetisches Feld
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Lorentz Kraft
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Lange dünne Spule
Lange dünne Spule
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Magnetische Feldstärke
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Permeabilität
Permeabilität
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Magnetischen Kraftberechnung
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Beispielübung
Beispielübung
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Induktivität in Parallelschaltung
Induktivität in Parallelschaltung
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RL-Kreis
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Differentialgleichung im RL-Kreis
Differentialgleichung im RL-Kreis
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Lösung für den Strom I(t)
Lösung für den Strom I(t)
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Zeitkonstante τ
Zeitkonstante τ
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Maximaler Strom
Maximaler Strom
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Study Notes
Lernziele/Motivation/Vorgehen
- Lernziele: Berechnung des magnetischen Feldes, Berechnung der Lorentz-Kraft, Interpretation der Induktivität einer Spule
- Motivation: Das magnetische Feld und die Lorentz-Kraft sind grundlegend für den Aufbau von Motoren und Generatoren
- Vorgehen: Präsentation mit Übungsaufgaben (45 Minuten)
Die magnetische Erregung
- Gerade Leiter: Ein gerader Leiter mit Strom erzeugt ein magnetisches Feld, dessen Stärke (H) mit dem Strom (I) und dem Radius (r) zusammenhängt: H = I / (2 * π * r)
- Lange dünne Spule: Die magnetische Erregung im Inneren einer langen dünnen Spule ergibt sich zu H = NI / l, wobei N die Windungsanzahl und l die Länge der Spule ist.
Die magnetische Feldstärke
- Zusammenhang: Die magnetische Feldstärke (B) hängt von der magnetischen Erregung (H) und der Permeabilität (µ) des Materials ab. B = µ * H.
- Ferromagnetische Materialien: Bei ferromagnetischen Materialien ist die Permeabilität (µ) von der magnetischen Erregung abhängig.
Die magnetische Kraft
- Lorentz-Kraft: Ein bewegtes geladenes Teilchen im Magnetfeld erfährt eine Kraft (Lorentz-Kraft), die durch die Gleichung F = I • (l × B) berechnet wird (wobei I der Strom, l die Länge und B das Magnetfeld ist).
- Spezialfall: Für einen Leiter, der senkrecht zum Magnetfeld steht, lässt sich die Kraft vereinfacht zu F = I •l • B berechnen.
Übung
- Bestimmen Sie die magnetische Erregung bei einer Distanz von 2 Metern, wobei der Strom 1 Ampere beträgt.
Die induzierte Spannung
- Definition: Die induzierte Spannung entsteht durch zeitliche Änderung des magnetischen Flusses (Φ) durch eine Schleife und ergibt sich durch die Formel U₁ = - dΦ/dt.
- Allgemein: Die zeitliche Änderung des magnetischen Flusses (Φ) durch eine gesamte Schleife führt zu einer induzierten Spannung.
Beispiel: Fläche und Feld konstant
- Szenario: Eine Schleife mit einer Fläche von 1 m² und einem konstanten Magnetfeld von 50 µT senkrecht zur Schleife.
- Aufgabe: Berechnen Sie die Spannung zwischen A und B.
Beispiel: Änderung der Fläche
- Szenario: Eine Schleife mit einer Fläche, die sich von 1 m² auf 2 m² in einer Millisekunde (1 ms) ändert, und einem konstanten Magnetfeld von 50 µT.
- Aufgabe: Berechnen Sie die Spannung zwischen A und B.
Beispiel: Änderung des Feldes
- Szenario: Eine Schleife mit einer Fläche von 1 m², die in 5 ms von 0 T auf 2 T linear ansteigt.
- Aufgabe: Berechnen Sie die induzierte Spannung zwischen A und B.
Spule und Induktivität
- Mehrere Windungen: Bei einer Spule mit mehreren Windungen ist die induzierte Spannung proportional zur Windungszahl (N). U₁ = -N(dΦ/dt)
Die Selbstinduktion
- Definition: Die Selbstinduktion ist die induzierte Spannung, die durch die zeitliche Änderung des eigenen Stroms in einer Spule entsteht.
- Formel: U₁ = - L (dI/dt). Dabei ist L die Induktivität.
Die magnetische Energie
- Formel: Die magnetische Energie in einer Spule mit dem Strom I ist gegeben durch die Formel E = (1/2) * L * I².
Übung
- Aufgabe: Eine Spule im Vakuum mit Radius 1 cm und Länge 10 cm, 1000 Windungen. Stromanstieg von 1 A/s.
- Aufgabe: Welche Spannung wird induziert?
Der RL-Kreis
- Beschreibung: Ein RL-Kreis besteht aus einem Widerstand (R) und einer Induktivität (L) in Reihe.
- Gleichung: Die Spannung im RL-Kreis wird durch die Gleichung U = U(R) + U(L) beschrieben.
- Berechnen Sie die Zeitkonstante te
- Berechnen Sie den maximalen Strom
- Skizzieren Sie die Spannung U(R).
Zusammenfassung
- Magnetisches Feld: H = I / (2πr),
- Lorentz-Kraft: F = I • (l × B),
- Induktion: B = µ • H, U₁ = - dΦ/dt,
- RL-Kreis: U = (UR) + (UL)
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