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elektrotechnik_2:das_zeitlich_veraenderliche_magnetfeld [2019/09/11 12:24] tfischer |
elektrotechnik_2:das_zeitlich_veraenderliche_magnetfeld [2023/09/19 23:01] mexleadmin |
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- | ~~NOTOC~~ | + | ====== 2 Das zeitlich veränderliche magnetische Feld ====== |
- | ====== 2. Das zeitlich veränderliche magnetische Feld ====== | ||
- | --> | + | ===== 2.1 Der magnetische Fluss und Induktion |
- | --> Ziele und Video # | + | <callout> |
- | <WRAP group> <WRAP half column> | + | === Ziele === |
- | + | ||
- | ==== Ziele ==== | + | |
Nach dieser Lektion sollten Sie: | Nach dieser Lektion sollten Sie: | ||
- | - wissen, | + | - wissen, |
- | - wissen, dass sich um einen stromdurchflossenen Leiter ein magnetisches Feld bildet. | + | - in der Lage sein, für eine gegebene Fläche aus der magnetischen Flussdichte den magnetischen Fluss einer Anordnung anzugeben. |
- | - die Feldlinien | + | - die allgemeine Bedeutung |
+ | - in der Lage sein, eine geschlossene Hüllfläche geeignet zu wählen und den Gaußschen Satz anzuwenden. | ||
+ | - die Lenzsche Regel anwenden | ||
+ | - die induzierte Spannung bei veränderlichem Magnetfeld | ||
- | </WRAP> <WRAP half column> | + | </callout> |
==== Video ==== | ==== Video ==== | ||
- | Einführung in magnetische Felder | + | Bitte sehen Sie sich auf der Seite des [[https:// |
- | {{youtube>pmmmwLuc2ns}} | + | |
- | Visualisierung magnetischer Felder | + | Einfache Onlineexperimente zur Induktion sind unter [[https:// |
- | {{youtube> | + | |
- | Überlagerung | + | Vergleich elektrischer vs magnetischer |
- | {{youtube> | + | {{youtube> |
- | </WRAP> </WRAP> | + | ==== Aufgaben ==== |
+ | siehe Ilias Kurs: "3.1 Induktionswirkungen" | ||
+ | * Dazu sollten Sie bereits aus dem o.g. Video die Einheit [[https://de.wikipedia.org/ | ||
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- | --> Aufgaben # | + | < |
- | === Aufgabe 1 === | + | |
- | < | + | |
- | <quizlib id=" | + | ===== 2.2 Der verkettete Fluss ===== |
- | < | + | |
- | < | + | |
- | < | + | |
- | < | + | |
- | < | + | |
- | < | + | |
- | </ | + | siehe PPT-Folien in ILIAS |
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- | ++++Tipp zu 1| | ||
- | Bei St<fs large> | ||
- | ++++ | ||
- | ++++Tipp zu 2| | + | <WRAP pagebreak /> |
- | * Stellen Sie sich eine Spule mit einer Wicklung bildlich vor, oder malen Sie es auf. | + | ===== 2.3 Selbstinduktion ===== |
- | * Nun denken Sie sich ein erzeugtes Feld durch diese dazu. Welche Richtung muss der verursachende Strom haben? Passt dies zur Faustregel? | + | |
- | * Im Anschluss versuchen sie es andersherum: | + | |
- | ++++ | + | |
- | ++++Tipp zu 3| Siehe 3. Video | + | <callout> |
- | * Stellen Sie sich die beiden Drähte bildlich vor, oder malen Sie es auf. | + | |
- | * In welche Richtung würde das äußere Feld jeweils laufen? | + | |
- | * Das Feld ist ein lineares Vektorfeld. Aus mehreren Einzelfeldern kann also durch Addition das Gesamtfeld erzeugt werden. Wird die Addition des Feldes dazwischen größer, oder kleiner? | + | |
- | ++++ | + | |
- | + | ||
- | ++++Tipp zu 4| | + | |
- | * Stellen Sie sich zunächst nochmal die parallelen Drähte vor. Was passiert bei gleich und was bei entgegen gerichteten Stromfluss? Sind die entstehenden Kräfte betragsmäßig gleich? | + | |
- | * Die Stromrichtungsumkehr kann man nun auch statt durch ändern des Stroms durch Drehen des Drahtes erzeugen - gerade so, dass beim Drehen zwischenzeitlich die Drähte senkrecht aufeinander liegen. | + | |
- | * Wenn nun bei parallelen Drähten und unterschiedlicher Stromrichtung die betragsmäßig gleiche Kraft entsteht. so ist dies auch bei jedem Winkel dazwischen (Ausführlich über Integration der Kraft über einzelne Drahtstücke). | + | |
- | * Dann muss es aber einen Punkt geben bei der die Kraft 0 wird. | + | |
- | ++++ | + | |
- | + | ||
- | ++++Tipp zu 5| | + | |
- | * Die magnetischen Feldlinien müssen geschlossen sein. | + | |
- | * Vergleichen Sie den Feldverlauf zwischen Spule und Permanentmagnet. | + | |
- | ++++ | + | |
- | ++++Tipp zu 6| | + | |
- | * Im Video 1 ist der Verlauf außerhalb und innerhalb der Spule zu sehen. | + | |
- | ++++ | + | |
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- | --> 1.2 Das Ampere' | + | |
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- | --> Ziele und Video # | + | |
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- | Nach dieser Lektion sollten Sie: | + | |
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- | - das Kraftgesetz für stromdurchflossene Leiter kennen. | + | |
- | - die Richtung der Kräfte anhand gegebener Stromrichtungen und gegebenenfalls Flussdichte bestimmen können. | + | |
- | - die wirkenden Kraftvektoren in einer Skizze darstellen können. | + | |
- | - in der Lage sein, einen Kraftvektor durch Überlagerung mehrerer Kraftvektoren mit Hilfe der Vektorrechnung zu bestimmen | + | |
- | - in der Lage sein, für einen Kraftvektor folgende Größen anzugeben: | + | |
- | - Kraftvektor in Koordinatendarstellung | + | |
- | - Betrag des Kraftvektors | + | |
- | - Winkel des Kraftvektors | + | |
- | - in der Lage sein, bei Vorgabe mehrerer stromdurchflossener Leiter die Vektoren der magnetischen Flussdichte in einer Skizze darzustellen. | + | |
- | - durch Überlagerung mehrerer Vektoren mit Hilfe der Vektorrechnung den resultierenden Vektor der magnetischen Flussdichte bestimmen können. | + | |
- | - durch Anwendung des Kraftgesetzes für stromdurchflossene Leiter im magnetischen Feld die Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter in einem magnetostatischen Feld bestimmen können: | + | |
- | - Kraftvektor in Koordinatendarstellung | + | |
- | - Betrag des Kraftvektors | + | |
- | - Winkel des Kraftvektors | + | |
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- | Bitte sehen Sie sich auf der Seite des [[https:// | + | |
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- | --> Aufgaben # | + | |
- | === Aufgabe 1 === | + | |
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- | === Aufgabe 2 === | + | |
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- | --> 1.3 Magnetischer Fluss # | + | |
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- | --> Ziele und Video # | + | |
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- | <WRAP group> <WRAP half column> | + | |
==== Ziele ==== | ==== Ziele ==== | ||
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- in der Lage sein, eine geschlossene Hüllfläche geeignet zu wählen und den Gaußschen Satz anzuwenden. | - in der Lage sein, eine geschlossene Hüllfläche geeignet zu wählen und den Gaußschen Satz anzuwenden. | ||
- | </WRAP> <WRAP half column> | + | </callout> |
- | ==== Video ==== | + | === Video === |
- | Die elektrische Ladung | + | Bitte sehen Sie sich auf der Seite des [[https:// |
- | {{youtube> | + | ==== Aufgaben ==== |
- | </ | + | siehe Ilias Kurs: "3.2 Selbstinduktivität und Selbstinduktion" |
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- | --> Aufgaben # | ||
- | === Aufgabe 1 === | ||
- | < | + | < |
- | + | ===== 2.4 Verschaltung von Induktivitäten ===== | |
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- | [[https:// | + | |
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- | --> 1.4 Magnetische Feldstärke # | + | |
- Erregerfeld | - Erregerfeld | ||
- die magnetische Spannung wird auch gelegentlich als MMK (magnetomotorische Kraft) oder Durchflutung (da sie mit dem fließenden Strom in Beziehung steht) bezeichnet. Einprägsamer für die Betrachtung der Magnetischen Effekte ist aber die magnetische Spannung. | - die magnetische Spannung wird auch gelegentlich als MMK (magnetomotorische Kraft) oder Durchflutung (da sie mit dem fließenden Strom in Beziehung steht) bezeichnet. Einprägsamer für die Betrachtung der Magnetischen Effekte ist aber die magnetische Spannung. | ||
- | --> Ziele und Video # | + | <callout> |
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==== Ziele ==== | ==== Ziele ==== | ||
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- für eine gegebene Anordnung aus stromdurchflossenen Leitern das Durchflutungsgesetz anwenden können. | - für eine gegebene Anordnung aus stromdurchflossenen Leitern das Durchflutungsgesetz anwenden können. | ||
- | </WRAP> <WRAP half column> | + | </callout> |
==== Video ==== | ==== Video ==== | ||
- | Die elektrische Ladung | + | Bitte sehen Sie sich auf der Seite des [[https://lx3.mint-kolleg.kit.edu/onlinekursphysik/html/1.4.3/xcontent3.html|KIT-Brückenkurs |
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- | {{youtube> | + | |
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- | --> Aufgaben # | + | |
- | === Aufgabe 1 === | + | |
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- | [[https://phet.colorado.edu/sims/html/charges-and-fields/latest/ | + | |
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- | --> 1.5 Materie im Magnetischen Feld # | + | |
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- | Nach dieser Lektion sollten Sie: | + | |
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- | - die beiden feldbeschreibenden Größen des magnetostatischen Feldes kennen. | + | |
- | - in der Lage sein, den Zusammenhang dieser beiden Größen über das Materialgesetz zu beschreiben und anzuwenden. | + | |
- | - die Einteilung der magnetischen Werkstoffe kennen. | + | |
- | - in der Lage sein, aus einer Magnetisierungskennlinie die relevanten Daten abzulesen | + | |
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- | ==== Video ==== | + | |
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- | Ein lebendiger Frosch | + | |
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- | Schöne Darstellung von Magnetisierung und Entmagnetisierung von weichmagnetischen Material | + | |
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- | --> Aufgaben # | + | |
- | === Aufgabe 1 === | + | |
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- | --> 1.6 Der lineare magnetische Kreis # | + | |
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- | --> Ziele und Video # | + | |
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- | Nach dieser Lektion sollten Sie: | + | |
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- | - wissen, | + | |
- | - in der Lage sein, das Durchflutungsgesetz auf einen magnetischen Kreis anzuwenden | + | |
- | - das ohmsche Gesetz des magnetischen Kreises kennen. | + | |
- | - in der Lage sein, ein Ersatzschaltbild für einen magnetischen Kreis zu erstellen. | + | |
- | - die magnetischen Widerstände eines linearen magnetischen Kreises berechnen können. | + | |
- | - in der Lage sein, alle relevanten Größen des linearen magnetischen Kreises zu berechnen. | + | |
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- | Die elektrische Ladung | + | |
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- | --> Aufgaben # | + | |
- | === Aufgabe 1 === | + | |
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- | --> 1.7 Der nichtlineare magnetische Kreis # | + | |
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- | Nach dieser Lektion sollten | + | |
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- | - die Grenzen der linearisierten Berechnung eines magnetischen Kreises kennen. | + | |
- | - in der Lage sein, einfache nichtlineare Aufgabenstellungen mit Hilfe einer Magnetisierungskennlinie zu lösen. | + | |
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- | Die elektrische Ladung | + | |
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- | --> 1.8 Anwendungsbeispiele # | + | |
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- | * Ferritperlen | + | |
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- | --> Ziele und Video # | + | |
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- | Nach dieser Lektion sollten Sie: | + | |
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- | - wissen, was eine Elementarladung ist und dass zwischen Ladungen Kräfte wirken. | + | |
- | - das Coulombsche Gesetz kennen. | + | |
- | - die Richtung | + | |
- | - die wirkenden Kraftvektoren in einer Skizze darstellen können. | + | |
- | - in der Lage sein, einen Kraftvektor durch Überlagerung mehrerer Kraftvektoren mit Hilfe der Vektorrechnung zu bestimmen | + | |
- | - in der Lage sein, für einen Kraftvektor folgende Größen anzugeben: | + | |
- | - Kraftvektor in Koordinatendarstellung | + | |
- | - Betrag des Kraftvektors | + | |
- | - Winkel des Kraftvektors | + | |
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- | === Aufgabe 1 === | + | |
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+ | Siehe KIT-Brückenkurs | ||
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+ | ====== Weiterführende Links ====== | ||
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