Forum: Offtopic Verständnisproblem des Faraday'schen Induktionsgesetzes


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von Stefan H. (fourier)


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Hallo zusammen,

mir ist nicht klar, warum ein zeitlich veränderliches Magnetfeld ein 
elektrisches Wirbelfeld erzeugt. Ich verstehe nicht, warum die 
Feldlinien dieses elektrischen Feldes geschlossen sind.
Ok, eine Leiterschleife, durch die ein Magnetfeld führt, das sich 
zeitlich ändert, induziert in der Leiterschleife eine Spannung.
Durch die Induktion findet aber doch eine Ladungstrennung durch die 
Lorentzkraft statt. Das elektrische Feld verläuft doch nicht entlang der 
Leiterschleife. Wie kann es also geschlossene Feldlinien besitzen?

Gruß

: Gesperrt durch Moderator
von Pandur S. (jetztnicht)


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Die falsche Frage. Die Natur kommt zuerst und gibt ein Verhalten vor. 
Dann kommen die Physiker mit einer Theorie.

Die Frage lautet : aufgrund welcher Beobachtungen kommt man zum Schluss 
dass
a) ...
b) ...
c) ...

>Ich verstehe nicht, warum die Feldlinien dieses elektrischen Feldes geschlossen 
sind.

Sind sie auch nicht. Wie geht das nochmals... Das Linienintegral in 
einem konservativen Feld ... muesst ich nachschauen. Nennt sich Maxwell.

: Bearbeitet durch User
von Dirk J. (dirk-cebu)


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Stefan H. schrieb:
> mir ist ( schon wieder etwas) nicht klar...

Bei deinen unübersehbar vielen Verständnisproblemen solltest du lieber 
Bäcker werden.

Siehe hier - seitenweise Fragen ohne Ende:
https://www.google.com/search?q=Stefan+Hackbusch+%28fourier%29&ie=utf-8&oe=utf-8#q=Stefan+Hackbusch+%28fourier%29+site:www.mikrocontroller.net&start=0

: Bearbeitet durch User
von M.A. S. (mse2)


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Dirk J. schrieb:
> Bei deinen unübersehbar vielen Verständnisproblemen solltest du lieber
> Bäcker werden.
...weil ja nur derjenige Fragen stellen darf, der keine hat, denn er 
versteht ja alles...
Hmm, blöd, dann braucht er ja gar keine zu stellen. Am besten man macht 
alle Foren zu, hat ja keinen Sinn mehr dann...

Nee ehrlich: für mich vollkommen unnachvollziehbare Haltung sowas.
Von mir aus kann er täglich tausend Fragen posten. Du mußt ja keine 
davon beantworten, wenn Du nicht willst.

von M.A. S. (mse2)


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Oh D. schrieb:
>>Ich verstehe nicht, warum die Feldlinien dieses elektrischen Feldes geschlossen
> sind.
>
> Sind sie auch nicht.
Doch, sind sie.

> Wie geht das nochmals... Das Linienintegral in
> einem konservativen Feld ... muesst ich nachschauen. Nennt sich Maxwell.
Ja eben, in einem konservativen Feld. Ein solches liegt gerade nicht 
vor, wenn Induktion stattfindet.
In Elektrostatischen Felder (keine zeitliche Änderung, keine Bewegung) 
verschwindet das Linienintegral über die E-Feldstärke.
Bei zeitlich veränderlichen Magnetfeldern ist das E-Feld jedoch nicht 
wirbelfrei.

von Stefan H. (fourier)


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Was ich an dem Faraday'schen Induktionsgesetz nicht verstehe:

wenn ich ein zeitveränderliches magnetisches Feld habe, wieso wird dann 
ein elektrisches Feld in einer Drahtschleife induziert, durch die das 
Magnetfeld flutet? Die Ladungen werden getrennt, also müsste das elektr. 
Feld doch zwischen den Ladungen verlaufen? Den Wirbelcharakter verstehe 
ich nicht.
Ist das elektr. Feld auch anwesend, wenn sich keine Leiterschleife im 
zeitveränderlichen Feld befindet?

Gruß

: Bearbeitet durch User
von M.A. S. (mse2)


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Stefan H. schrieb:
> Ist das elektr. Feld auch anwesend, wenn sich keine Leiterschleife im
> zeitveränderlichen Feld befindet?
Ja sicher doch! Das ist der Grundgedanke des Modells "Feld".
Das Feld ist die Ursache dafür, dass in der Leiterschleife (sofern sie 
vorhanden ist) Ladungen verschoben werden.

"Feld" bedeutet weiter nichts, als dass überall im Raum die 
entsprechende Größe (hier elektrische Feldstärke) vorhanden ist. Sie hat 
in jedem Punkt eine bestimmte Richtung und einen bestimmten Betrag.

von Stefan H. (fourier)


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Ok,

dieses induzierte elektr. Feld hat als Ursache also keine Ladungen.
Mir ist aber noch nicht klar, warum es ein Wirbelfeld ist. Wie kann man 
sich das anschaulich erklären?

Gruß

von Pandur S. (jetztnicht)


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Die Fragen sind gut. Aber ohne Verstaendnis der Feldoperatoren div, rot, 
grad und des Saetzen von Gauss und so kommst du nicht mehr sehr viel 
weiter. Die bauen auf linearer Algebra und Analysis auf, die dir fehlt.
Daher lass es bei :

Eine Leiterschleife mit Wechselstom durchflossen erzeugt ein sich 
veraenderliches Magnetfeld. Eine Leiterschleife in einem sich 
veraendernden Magnetfeld induziert eine Spannung.

bleiben.

von Dipl.- G. (hipot)


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Stefan H. schrieb:
> Ok,
>
> dieses induzierte elektr. Feld hat als Ursache also keine Ladungen.

Nein, die Ursache sind bewegte Ladungen.

von Uhu U. (uhu)


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Michael S. schrieb:
> Nee ehrlich: für mich vollkommen unnachvollziehbare Haltung sowas.
> Von mir aus kann er täglich tausend Fragen posten. Du mußt ja keine
> davon beantworten, wenn Du nicht willst.

In Anbetracht der Tatsache, dass hier offenbar so viele Schwachköpfe 
unterwegs sind, die dein völlig richtiges Statement nieder voten:


               DU HAST VÖLLIG RECHT


So und nun dürfen die geistig Minderbemittelten tun, was sie sowieso 
nicht lassen können. Aber wehe, ihr kriegt nicht mindestens 100 Miese 
zusammen, dann könnt ihr euch einbalsamieren lassen.

von Stefan H. (fourier)


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Noch folgendes Gedankenexperiment zu induzierten elektrischen Feldern:

Wenn ich einen Dauermagneten relativ zu einem ruhenden Beobachter 
bewege, kann dieser Beobachter dann ein induziertes elektrisches Feld 
messen?
In einer an der Beobachtungsstelle ruhenden Leiterschleife würde sich ja 
der magnetische Fluss, aufgrund der Geschwindigkeit, durch die 
Leiterschleife ändern.
Also induziert jedes bewegte, auch gleichförmig bewegte Magnetfeld ein 
elektrisches Wirbelfeld für einen ruhenden Beobachter?

Gruß

: Bearbeitet durch User
von Dipl.- G. (hipot)


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Stefan H. schrieb:
> Noch folgendes Gedankenexperiment zu induzierten elektrischen Feldern:
>
> Wenn ich einen Dauermagneten relativ zu einem ruhenden Beobachter
> bewege, kann dieser Beobachter dann ein induziertes elektrisches Feld
> messen?
> In einer an der Beobachtungsstelle ruhenden Leiterschleife würde sich ja
> der magnetische Fluss, aufgrund der Geschwindigkeit, durch die
> Leiterschleife ändern.
> Also induziert jedes bewegte, auch gleichförmig bewegte Magnetfeld ein
> elektrisches Wirbelfeld für einen ruhenden Beobachter?

Der Bewegungszustand des Beobachters ist nicht wichtig, denn es gibt 
immer mindestens ein Intertialsystem, das paßt. Spezielle 
Relativitätstheorie.

von Stefan H. (fourier)


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Also induziert jedes bewegte, auch gleichförmig bewegte Magnetfeld ein
elektrisches Wirbelfeld? Und damit auch jeder bewegte Magnet?

Gruß

von Uhu U. (uhu)


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Ja

von Stefan H. (fourier)


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Ok, danke.

Noch eine Frage zum Mechanismus beim Faraday'schen Induktionsgesetz und 
bei der Induktion bewegter Leiter:
Bei einem bewegten Leiter, dessen Bewegungsrichtung senkrecht zum 
Magnetfeld verläuft, wird eine Ladungstrennung durch die wirkende 
Lorentz-Kraft erzeugt und somit eine Spannung induziert.
Geschieht die Ladungstrennung beim Faraday'schen Induktionsgesetz auch 
durch die Lorentz-Kraft? Ich meine, wenn sich der magnetische Fluss 
durch eine Leiterschleife ändert, bewirkt das auch eine Lorentz-Kraft 
und schafft so die induzierte Spannung?

Gruß

von Johann L. (gjlayde) Benutzerseite


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Vergiss das mit den Wirbelströmen.  Die Maxwellschen Gleichungen gelten 
auch im Vakuum:

D.h. Anwesenheut von Materie ist nicht notwendig.  Die zeitliche 
Änderung des Magnetfeldet ist natütlich auch vom Bewegungszustand des 
Beobachters abhängig.  Elektromagnetische Felder sind also nichts 
absolutes.

von Stefan H. (fourier)


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Bei einem bewegten Leiter, dessen Bewegungsrichtung senkrecht zum
Magnetfeld verläuft, wird eine Ladungstrennung durch die wirkende
Lorentz-Kraft erzeugt und somit eine Spannung induziert.
Geschieht die Ladungstrennung beim Faraday'schen Induktionsgesetz auch
durch die Lorentz-Kraft? Ich meine, wenn sich der magnetische Fluss
durch eine Leiterschleife ändert, bewirkt das auch eine Lorentz-Kraft
und schafft so die induzierte Spannung?

Gruß

von Stefan H. (fourier)


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Ok,

es gibt also zwei verschiedene Induktionsvorgänge: Ein Leiter, der sich 
relativ zu einem ruhenden Magnetfeld bewegt, erfährt eine 
Induktionsspannung an seinen Enden, wobei diese Ladungstrennung aufgrund 
der Lorentz-Kraft geschieht. Die Ladungen im Leiter besitzen also die 
Geschwindigkeit v durch die Bewegung des Leiters.
Im anderen Fall ruht der Leiter und das Magnetfeld wird bewegt. Durch 
die Relativbewegung des Magnetfeldes zu dem ruhenden Leiter wird ein 
elektrisches Wirbelfeld um die sich ändernde magnetische Flussdichte 
erzeugt, die ebenfalls eine Spannung induziert.

Aber ich verstehe den zweiten Fall nicht bei einem geraden Leiter, der 
ruht. Das Magnetfeld bewegt sich nun, aber es ist doch keine 
Leiterschleife durch den geraden Leiter gebildet?
Ist also für den zweiten Fall, für das Faraday'sche Induktionsgesetz 
nicht unbedingt eine Leiterschleife notwendig, ich meine die Form 
betreffend?

Gruß

von Dipl.- G. (hipot)


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Stefan H. schrieb:

> es gibt also zwei verschiedene Induktionsvorgänge: Ein Leiter, der sich
> relativ zu einem ruhenden Magnetfeld bewegt, erfährt eine
> Induktionsspannung
> Im anderen Fall ruht der Leiter und das Magnetfeld wird bewegt. Durch
> die Relativbewegung des Magnetfeldes zu dem ruhenden Leiter wird ein
> elektrisches Wirbelfeld um die sich ändernde magnetische Flussdichte
> erzeugt, die ebenfalls eine Spannung induziert.


Nein, es gibt eben gerade nicht zwei Fälle; Einstein hat das mit der SRT 
elegant geklärt. Der Bewegungszustand weder von Leiterschleife noch vom 
Feld ist relevant; in beiden Inertialsystemen transformieren die 
Gleichungen in der gleichen Weise und führen auf den gleichen 
physikalischen Sachverhalt.
Das eigentlich Tolle ist, daß Maxwell, ohne es zu verstehen, ein 
kovariantes Gleichungssystem gefunden und aufgestellt hatte, das später 
nicht im Widerspruch zur SRT stand und das auf Grund seiner 
mathematischen Struktur seltsame Freiheitsgrade aufwies, die man später 
Eichfreiheit nannte. Der einfachste Fall heißt Lorenzeichung.

: Bearbeitet durch User
von Stefan H. (fourier)


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Aber es sind doch zwei verschiedene Mechanismen: Im Falle des bewegten 
Leiters ist die Lorentz-Kraft verantwortlich, die Induktion hat also 
eine magnetische Ursache.
Bei der Bewegung des Magneten ist jedoch das induzierte elektrische Feld 
für die Induktion verantwortlich.

Gruß

von Dipl.- G. (hipot)


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Stefan H. schrieb:
> Aber es sind doch zwei verschiedene Mechanismen:
> Im Falle des bewegten Leiters
> Bei der Bewegung des Magneten

Bitte lesen: ZUR ELEKTRODYNAMIK BEWEGTER KÖRPER
Albert haut es Dir gleich im einleitenden Absatz um die Ohren, und zwar 
in wunderschönem Deutsch:
http://users.physik.fu-berlin.de/~kleinert/files/1905_17_891-921.pdf

von Stefan H. (fourier)


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Im anderen Fall ruht der Leiter und das Magnetfeld wird bewegt. Durch
die Relativbewegung des Magnetfeldes zu dem ruhenden Leiter wird ein
elektrisches Wirbelfeld um die sich ändernde magnetische Flussdichte
erzeugt, die ebenfalls eine Spannung induziert.

Aber ich verstehe den zweiten Fall nicht bei einem geraden Leiter, der
ruht. Das Magnetfeld bewegt sich nun, aber es ist doch keine
Leiterschleife durch den geraden Leiter gebildet?
Ist also für den zweiten Fall, für das Faraday'sche Induktionsgesetz
nicht unbedingt eine Leiterschleife notwendig, ich meine die Form
betreffend?

Da jedoch ein elektrisches Feld existiert, kann eine Kraft auf die 
Ladungen im geraden Leiter wirken. Da das induzierte elektrische Feld 
jedoch wirbelförmig ist, müsste der Vorgang bei einem geraden Leiter 
weniger effektiv sein als wenn der Leiter relativ exakt durch 
Kreisförmigkeit dem induzierten elektrischen Feld folgte.
Kann man das so sehen?

Gruß

von Stefan H. (fourier)


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Ist das richtig:

Da jedoch ein elektrisches Feld existiert, kann eine Kraft auf die
Ladungen im geraden Leiter wirken. Da das induzierte elektrische Feld
jedoch wirbelförmig ist, müsste der Vorgang bei einem geraden Leiter
weniger effektiv sein als wenn der Leiter relativ exakt durch
Kreisförmigkeit dem induzierten elektrischen Feld folgte.
Kann man das so sehen?

Gruß

von Stefan H. (fourier)


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Moin Leute,

kann ich mir durch folgenden Aufbau das induzierte elektrische 
Wirbelfeld eines bewegten Magneten sichtbar machen?

Ich habe eine Scheibe, auf der trockener Grieß ausgestreut ist. In der 
Mitte befindet sich ein Loch, durch das der Magnet hindurchtreten kann.
Wenn ich den Magneten jetzt periodisch durch die Öffnung führe, müsste 
sich der Grieß durch Influenz in Form von Kreisen um die Öffnung 
ausrichten?
Also das elektrostatische Pendant zum Versuch mit Magnet und 
Eisenfeilspänen.

Gruß

: Bearbeitet durch User
von Stefan H. (fourier)


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Moin Leute,

kann ich mir durch folgenden Aufbau das induzierte elektrische
Wirbelfeld eines bewegten Magneten sichtbar machen?

Ich habe eine Scheibe, auf der trockener Grieß ausgestreut ist. Der 
Grieß eignet sich aufgrund seines geringen Gewichtes und seines 
trockenen Zustandes gut als elektrostatischer Indikator.
In der Mitte befindet sich ein Loch, durch das der Magnet hindurchtreten 
kann. Wenn ich den Magneten jetzt periodisch durch die Öffnung führe, 
müsste
sich der Grieß durch Influenz in Form von Kreisen um die Öffnung
ausrichten?
Also das elektrostatische Pendant zum Versuch mit Magnet und
Eisenfeilspänen.

Gruß

von Wolfgang R. (Firma: www.wolfgangrobel.de) (mikemcbike)


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Probier es doch einfach aus, anstatt hier so seltsame Fragen sogar 
doppelt zu stellen...

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