In einem gleichmäßigen Magnetfeld mit Induktion B=0,35 T

In einem gleichmäßigen Magnetfeld mit Induktion B=0,35 T rotiert ein Rahmen mit N=500 Windungen und einer Fläche S=50 cm^2 gleichmäßig mit einer Frequenz n=480 min^-1. Die Drehachse liegt in der Rahmenebene und steht senkrecht zu den Induktionslinien. Es ist notwendig, den maximalen DS der Induktion zu ermitteln, der im Rahmen auftritt.

Lösung des Problems: Bestimmen wir zunächst den magnetischen Fluss, der eine Windung des Rahmens durchdringt. Es ist bekannt, dass der magnetische Fluss gleich dem Produkt aus magnetischer Induktion und der von der Spulenkontur abgedeckten Fläche ist: Φ = BS wobei Φ der magnetische Fluss, B die magnetische Induktion und S die Fläche der Spulenkontur ist .

Da es N Windungen im Rahmen gibt, ist der magnetische Fluss des Rahmens gleich: Φ = NBA wobei A die vom Magnetfeld bedeckte Oberfläche des Rahmens ist.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass sich der Rahmen mit einer Geschwindigkeit von ω = 2πn dreht, wobei n die Rotationsfrequenz ist, ändert sich der durch den Rahmen fließende magnetische Fluss mit der Zeit. Als Ergebnis erscheint ΔDS der Induktion im Rahmen: ε = -dΦ/dt, wobei ε ΔDS der Induktion ist und dΦ/dt die Änderung des magnetischen Flusses über die Zeit ist.

Die Änderung des magnetischen Flusses ist mit einer Änderung des Drehwinkels des Rahmens verbunden. Da sich der Rahmen gleichmäßig dreht, kann der Drehwinkel als Zeit t ausgedrückt werden: φ = ωt

Dann ist die Änderung des magnetischen Flusses gleich: dΦ/dt = d(NBA)/dt = NBA(dφ/dt) dΦ/dt = NBAω

Folglich ist ?DS der Induktion im Rahmen gleich: ε = -NBAω

Die maximale Gleichstrominduktion tritt zu dem Zeitpunkt auf, zu dem sich der durch den Rahmen fließende Magnetfluss am schnellsten ändert. Dies geschieht in dem Moment, in dem der Rahmen den maximalen Winkel zu den magnetischen Feldlinien einnimmt. In diesem Moment erreicht die Winkelgeschwindigkeit des Rahmens ihren Maximalwert: ωmax = B

Dann ist die maximale Gleichstrominduktion gleich: εmax = NBAωmax = NBA B

Wenn wir die bekannten Werte einsetzen, erhalten wir: εmax = 500 * 0,35 * 0,5 * 3,14 * 480 / 60 = 183,4 V

Antwort: Die im Rahmen auftretende maximale Gleichstrominduktion beträgt 183,4 V.

Produktbeschreibung

Wir freuen uns, Ihnen ein digitales Produkt vorzustellen, das Ihnen beim Erlernen der Physik hilft. Dieses Produkt enthält Materialien zum Thema „Elektromagnetismus“, einschließlich Problemen und Lösungen.

Produkteigenschaften:

• Titel: ?Elektromagnetismus
• Betreff: Physik
• Magnetfeldinduktion: B=0,35 Tesla
• Beschreibung: Dieses digitale Produkt enthält Materialien zum Thema „Elektromagnetismus“, einschließlich Problemen und Lösungen. Es richtet sich an alle, die sich für Physik interessieren und ihre Kenntnisse auf diesem Gebiet vertiefen möchten.

Das Studium des Elektromagnetismus wird Ihnen helfen zu verstehen, wie verschiedene Geräte funktionieren, die elektromagnetische Phänomene nutzen, wie z. B. Elektromotoren, Generatoren, Transformatoren und andere. Dieses Wissen kann auch für berufliche Tätigkeiten im Bereich Elektrotechnik und Elektronik von Nutzen sein.

Durch den Kauf dieses digitalen Produkts erhalten Sie Zugang zu einzigartigen Materialien zum Thema Elektromagnetismus, die Ihnen helfen, Ihr Wissen und Ihre Fähigkeiten auf dem Gebiet der Physik zu erweitern.

Wir präsentieren Ihnen ein digitales Produkt mit Materialien zum Thema „Elektromagnetismus“, einschließlich des Problems und seiner Lösung. Das Problem betrachtet die Rotation eines Rahmens mit Windungen in einem gleichmäßigen Magnetfeld mit der Induktion B = 0,35 T und bestimmt den maximalen DS der Induktion, der im Rahmen auftritt. Dieses Produkt richtet sich an alle, die sich für Physik interessieren und ihre Kenntnisse in diesem Bereich vertiefen möchten. Das Studium des Elektromagnetismus wird Ihnen helfen zu verstehen, wie verschiedene Geräte funktionieren, die elektromagnetische Phänomene nutzen, wie zum Beispiel Elektromotoren, Generatoren, Transformatoren und andere. Dieses Produkt enthält eine detaillierte Lösung des Problems mit einer kurzen Aufzeichnung der in der Lösung verwendeten Bedingungen, Formeln und Gesetze, der Ableitung der Berechnungsformel und der Antwort. Wenn Sie Fragen zur Lösung haben, können Sie uns um Hilfe bitten.

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Waren Beschreibung:

Zum Verkauf steht ein 500 Windungen enthaltender Rahmen mit einer Fläche von 50 cm^2, der sich gleichmäßig mit einer Frequenz von 480 min^-1 in einem gleichmäßigen Magnetfeld mit einer Induktion B = 0,35 Tesla dreht. Die Drehachse liegt in der Rahmenebene und steht senkrecht zu den Induktionslinien. Der Rahmen erzeugt die maximal variable magnetische Induktion, die zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt werden kann.

Um den maximalen DS der im Rahmen auftretenden Induktion zu bestimmen, muss die Formel für ΔDS der Induktion verwendet werden:

E = -N * S * B * w

Dabei ist E der Induktionsstrom, N die Anzahl der Windungen im Rahmen, S die Fläche einer Windung, B die Magnetfeldinduktion und w die Winkelgeschwindigkeit der Drehung des Rahmens in rad/s.

Wenn wir die bekannten Werte einsetzen, erhalten wir:

E = -500 * 0,005 * 0,35 * 2π * 480 / 60

E = -33,02 V

Somit beträgt die maximal auftretende Gleichstrominduktion im Rahmen 33,02 V.

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