Kann mir jemand hierbei helfen?

Einleitung

Im ersten Versuch habt ihr erfahren, dass ein stromdurchflossener Leiter ein Magnetfeld erzeugt. In diesem Versuch wird der Einfluss eines sich verändernden Magnetfeldes auf einen elektrischen Leiter untersucht. Dieses Prinzip wird auch in Generatoren angewendet, wie z.B. im Fahrraddynamo und Windkraftanlagen.

Was ihr am Ende können sollt:

• Beschreiben können, wie sich die Bewegung von Spule und Magnet im Verhältniss zueinander auf das Magnetfeld auswirkt.

Was ihr vorher wissen solltet:

• Wie eine Spule zu einem Elektromagneten verändert werden kann.

• Wie nachgewiesen wird, dass eine elektrische Spannung, anliegt.

Durchführung

Baut den Versuch wie in Abbildung 1 dargestellt auf. Verwendet dabei die Spule mit 20.000 Windungen. Achtet darauf, dass euer Multimeter auf Volt eingestellt ist. Achtung: Beginnt immer mit dem größten Messbereich (1000 V) und schaltet dann herunter!

(a) Bewegt den Magneten mit dem Südpol nach vorne langsam in die Spule hinein. Lasst den Magneten kurz in der Spule ruhen und zieht ihn dann langsam wieder heraus. Beob- achtet dabei die Veränderung der Anzeige des Messgerätes. Wiederholt den Versuch indem ihr

(b) den Magneten schneller in die Spule bewegt.

(c) den Magneten langsamer in die Spule bewegt.

(d) den Magneten mit dem Nordpol nach vorne in die Spule bewegt.

(e) den Magneten in der Spule ruhen lasst.

(f) den Magneten festhaltet und die Spule bewegt.

(g) die Spulen mit 1600 Windungen verwendet und (a) wiederholt.

Das sind meine Beobachtungen:

(a) Wenn der Magnet langsam in die Spule hineinbewegt wird, steigt die Anzeige des Messgeräts an. Wenn der Magnet wieder herausgezogen wird, fällt die Anzeige ab.

(b) Beim schnellen Hineinbewegen des Magneten steigt die Anzeige schneller an und fällt auch schneller ab, wenn der Magnet herausgezogen wird.

(c) Beim langsamen Hineinbewegen des Magneten steigt die Anzeige langsamer an und fällt auch langsamer ab, wenn der Magnet herausgezogen wird.

(d) Wenn der Magnet mit dem Nordpol nach vorne in die Spule bewegt wird, zeigt das Messgerät eine Veränderung in der entgegengesetzten Richtung im Vergleich zu (a).

(e) Wenn der Magnet in der Spule ruht, gibt es keine Veränderung in der Anzeige des Messgeräts.

(f) Wenn der Magnet festgehalten und die Spule bewegt wird, gibt es eine Veränderung in der Anzeige des Messgeräts.

(g) Mit der Spule mit 1600 Windungen wird eine ähnliche Veränderung beobachtet wie in (a), jedoch möglicherweise mit geringerer Spannung aufgrund der geringeren Anzahl von Windungen.

Sind die so richtig?

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Häufiges Missverständnis der Elektrodynamik?

Guten Tag,

Mich interessiert einfach nur mal ob ihr auch dieses Missverständnis der Elektrodynamik bezüglich der Stromübertragung hattet.

Es ist nämlich so, das viele Menschen glauben, der Strom werde durch die Elektronen im Leiter einer Schaltung übertragen. In Wirklichkeit erfolgt die Energieübertragung durch die elektrischen Felder, während die Elektronen im Leiter nur eine Driftbewegung ausführen. Das elektrische Feld erzeugt eine Kraft auf die Elektronen, die dann durch den Leiter strömen.

Elektrische Felder sind Felder welche bei einem Potentialunterschied (Spannung) zwischen dem Positiven und Negativen Pol durch eine Spannungsquelle in einer Schaltung auftreten. Ein Elektrischen Feld beeinflusst alle geladenen Teilchen und erstreckt sich über den gesamten Leiter. Das Feld beeinflusst ebenfalls umgebende elektrisch geladene Komponente und Leiter in der Schaltung. Das führt zur Übertragung von elektrischer Energie. Sprich drahtlose Energieübertragung durch das übertragen von elektrischen Energie über die Elektromagnetischen Felder.

Ein weiteres Missverständnis betrifft die Geschwindigkeit der Elektronen. Obwohl der elektrische Strom fast sofort zu fließen beginnt, bewegen sich die Elektronen selbst nur mit einer sehr geringen Driftgeschwindigkeit. Die elektrischen Felder sorgen jedoch für eine schnelle Signalübertragung in der Schaltung.

(Das kann man alles mit Hilfe den Maxwell Gleichungen beweisen jedoch würde das zu lange dauern)

Insgesamt ist es also tatsächlich so, dass es die elektrischen Felder sind, die die Energieübertragung ermöglichen, während die Elektronen lediglich eine relativ langsame Driftbewegung ausführen.

LG

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Wieso liegt eine Induktionsspannung vor, wenn sich der magnetische Fluss ändert und nicht generell bei einer Bewegung eines Leiters im magnetischen Feld?

Kurz ein paar Worte zu mir, um das Niveau der Antworten entsprechend anzupassen:

Ich bin ein mathematisch interessierter Oberstufenschüler der nicht davor zurückschreckt, wenn entgegen dem Schulstoff ein paar Vektoren in der Erklärung vorkommen aber noch nicht studiert hat. Mein Ziel ist es die Sachen wirklich zu verstehen und nicht nur hinzunehmen.

In der Schule haben wir zur Einführung für die Induktion einen Metallstab der mit einem Spannungsmessgerät verbunden war in ein Magnetfeld bewegt. Das Spannungsmessgerät ist ausgeschlagen.

In einem Magnetfeld wirkt auf bewegte Ladungen die Lorentzkraft. Dadurch, dass der Stab bewegt wurde, wurden auch die Elektronen, also geladene Teilchen, im Stab bewegt. Auf sie wirkt also eine Lorentzkraft. Die Lorentzkraft ist orthogonal sowohl zur Richtung des Magnetfeldes als auch zur Bewegungsrichtung der Ladungen. Durch die Lorentzkraft werden die frei beweglichen Elektronen im Stab zur Seite geschoben. Auf der einen Seite liegt jetzt ein Elektronenüberschuss und auf der anderen Seite ein Elektronenmangel vor. Deshalb gibt es eine Ladungsdifferenz und somit auch eine Spannung.

Nun zu meinem Problem. Die Lorentzkraft wirkt, solange sich die Elektronen im Leiter durch ein Magnetfeld bewegen. Also müssten die Elektronen solange zur Seite geschoben werden, wie der Leiter durch das Magnetfeld bewegt wird. Demnach müsste auch eine Spannung induziert werden, solange sich der Leiter durch das Magnetfeld bewegt.

In der Realität ist die Induktionsspannung aber von der Änderung des magnetischen Flusses abhängig. Der Leiter und somit die Elektronen können sich noch so lange durch das Magnetfeld bewegen. Es wird trotzdem keine Spannung induziert, weil sich die vom Magnetfeld durchsetzte Fläche nicht ändert. Aber eigentlich müsste doch allein schon durch die Bewegung des Leiters die Lorenmtzkraft wirken.

Danke fürs klarstellen.

Habe gerade https://www.gutefrage.net/frage/warum-braucht-man-eine-flaechenaenderung-oder-magnetfeldaenderung-fuer-induktion gefunden. Meine Frage ist ein Duplikat. Hier wurde erklärt, dass sich die Induktion nicht nur mit der Lorentzkraft herleiten lässt sondern als Phänomen entdeckt wurde. Vielleicht hat ja noch jemand eine anschauliche Erklärung.

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Allgemeine Fragen zur Physik?

Hallo,

Ich habe viele Fragen zu Physik. Ich nummerieren sie durch, damit es übersichtlicher ist.

Licht:

Die grundlegende Frage ist, wie ich mir Licht bzw. elektromagnetische Wellen vorstellen kann.

1. Wir haben alle schonmal von "Lichtstrahlen" gehört. Aber ein Strahl ist gerade. Diese Aussage widerspricht ja, dass Licht aus Wellen besteht. Wie kann das sein?

2. Apropos Wellen: wir haben gelernt, dass Wellen aus vielen Oszillatoren bestehen, die miteinander gekoppelt sind. Bei Licht ist das ja nicht so, da gibt es nur die Photonen.

3. Stichwort Photonen: Wie kann ich mir Photonen vorstellen? Man hört immer, dass sie aus Energie bestehen, aber so ganz darunter kann ich mir nichts vorstellen.

Quantenmechanik:

4. Wie kann Quantenverschränkung überhaupt funktionieren? Ich habe immer gehört, dass nichts schneller als Licht sein kann, auch keine Informationsübertragung. Aber bei der Quantenverschränkung ist das doch der Fall, oder? Ich meine, wenn zwei Personen ganz weit voneinander entfernt stehen, auf zwei Teilchen schauen, die miteinander verschränkt sind und einer der beiden das Teilchen verändert, weiß der andere sofort, dass sich da was getan hat. Eine Information wurde übertragen. Oder verstehe ich da was falsch?

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Wie funkieren Infrarot Filter durch Absorption?

Wenn IR Strahlung durch die Moleküle in einem solchen Filter absorbiert wurde, dann wird die Energie in Thermische Energie umgewandelt. Gleichzeitig wird im thermischen Gleichgewicht nun Schwarzkörperstrahlung abgegeben, die größtenteils bei Raumtemperatur im IR Bereich liegt.

Wie also kann zB. ein IR Absorptionsfilter in einer Brille das Auge schützen, wenn der Filter die IR Strahlung direkt wieder selber emittiert?

Praktisch kann ich mir bloß vorstellen, dass die Thermische Energie statt durch Wärmestrahlung schneller durch Konvektion und Wärmeleitung in die umgebende Luft abgegeben wird.

Follow up Frage:

Generell hinterfrage ich momentan auch den Unterschied zwischen Absorbern und Reflektoren auf der Wechselwirkungsebene zwischen Licht und Materie:

  • Ein Absorber kann durch seine spezifischen Eigenschaften Photonen bestimmter Energien absorbieren, was zu einem zu Temperaturerhöhung führt (Translation, Rotation, Vibration) und bei Passender Energie zu angeregten Elektronenzuständen. Die thermische Energie wird durch schwarzkörperstrahlung abgegeben, die angeregten Elektronenzustände fallen wieder zurück und emittieren ein Photon mit gleicher Energie?
  • Bei einem Reflektor bin ich mir noch unsicherer, manche behaupten, dass ein Reflektor direkt so absorbiert, dass nichts in thermische Energie umgewandelt wird, sondern direkt ein Elektron angeregt wird und durch das sofortige zurückfallen ein Photon mit gleicher Energie emittiert wird (zum Beispiel durch verbotene energiezustände im Energieband von Kristallstrukturen). Doch das erklärt beispielsweise nicht, warum beim zurückfallen in den Grundzustand ein Photon in die Richtung emittiert wird, die dem Reflektionsgesetz folgt. Andere behaupten, dass bei Betrachtung von reflektionserscheinungen besser die Wellenvorstellung benutzt werden sollte und beim reflektieren nichts absorbiert und wieder emittiert wird, in dem Sinne wäre ein Absorber ja eigentlich dann auch bloß ein Reflektor.
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Sind Elektromagnetische Strahlungen doch nicht so ungefährlich?

Mir war bis zu dieser Recherche nicht bewusst wie ungesund doch Elektromagnetische Strahlung sein kann, denn in einigen Studien wurde herausgefunden das niederfrequente- sowie hochfrequente Strahlung durchaus Schäden im Organismus auslösen können.

Zum Beispiel in einer Studie wurden Gehirnzellen von Labor-Ratten entnommen und diese wurden mit 60 Hertz 24-48 Stunden bestrahlt, nach 24 Stunden konnten einige DNA Schäden beobachtet werden und nach 48 Stunden waren es sogar noch mehr Schäden die an den DNA-Strängen entstanden sind. Einige Gehirnzellen haben den sogenannten ,,Zellselbstmord" eingeleitet, weil die Schäden so groß waren das sie sich nicht mehr selbst reparieren konnten, ergo sind diese Gehirnzellen abgestorben. Aufgrund der Tatsache das die Gehirnzellen von Ratten waren, kann man dies nicht als Beweis nehmen das Elektromagnetische Strahlung Gehirnzellen auch von Menschen abtötet. (Quelle 1)

Auch in einem anderen Experiment wurden wieder Labor-Ratten genutzt und diesmal wurden sie nicht mit 60 Hertz bestrahlt, sondern mit der Strahlung die ein Mobilnetz oder Handy´s ausstrahlen (900-2100 MHz). 2100 MHz sind 2.100.000 Hertz, also viel viel mehr als 60 Hertz und wie zu erwarten war konnten wieder geschädigte Gehirnzellen beobachtet werden, zudem enstand eine beeinträchtigung bei der Fortpflanzung und bei den Schwangerschaftsstadien. Als wäre das nicht genug wurden vermehrt freie Radikale im Blut gemessen, die einen sogenannten oxidative Stress ausgelöst haben, vorallem in den Hoden, Leber, Nieren und im Gehirn. Der oxidative Stress ist dafür bekannt schäden an den DNA-Strängen auszulösen und damit die wahrscheinlichkeit an Krebs zu erkranken erhöht. (Quelle 2)

In einer anderen Studie wurden ähnliche Resultate herausgefunden, im folgenden Zitat ist es gut zusammengefasst ,,Mehr noch: Seit Jahren zeigen wissenschaftliche Studien, dass WLAN-Strahlung Lernen und Gedächtnis verschlechtert, die Fruchtbarkeit schädigt und Krebs auslösen kann. Als mögliche Ursache dieser Effekte gilt oxidativer Zellstress, der bei Bestrahlung mit WLAN (oder allgemein Mobilfunkstrahlung) vermehrt in den Zellen auftritt. Oxidativer Zellstress führt zu schwerwiegenden zellulären Funktionsstörungen und entzündlichen Reaktionen im ganzen Körper". (Quelle 3)

4G strahlt mit 800-2600 MHz und 5G sogar mit 3,4-3,7 GHz (3,4 GHz=3.400.000.000 Hertz) und es soll in naher Zukunft auch noch 6G auf dem Markt erscheinen, welcher 100-300 GHz ausstrahlen soll. Allgemein alles was elektrisch betrieben wird strahlt Elektromagnetische Strahlung, auch eine Glühbirne, eine Uhr, Steckdosen, Kopfhörer etc., was bedeutet das all diese Strahlungen sich addieren und nicht wie im Labor nur eine Strahlung vorkommt. (Quelle 4,5,6)

Quellen sind unten in den Antworten nachlesbar.

Nun ist meine Frage, weiss jemand warum wird immer das Thema Strahlung so stark herabgeredet und gesagt, dass die Studien nicht ausreichen das man Strahlung als Gesundheitrisiko einstuft, bei hoher Strahlungsfrequenz und Dauer?

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Physik und Verständnis?

Hey,

ich habe bald eine Mathe und Physikprüfung. Bei Mathe bin ich ganz Fit und kann soweit alles und habe auch ein sehr gutes Verständnis dafür.

Bei Physik bin ich jedoch im gegensatz sehr schlecht und verstehe kaum was davon, ich wollte nachfragen ob ihr irgendwelche bestimmten Bücher kennt die man für die unten genannten Themen lesen kann, bzw auch vielleicht Youtuber oder ähnliches die das ganz gut erklären.

Das sind die Themen, die ich können muss:

-Grundlagen der Mechanik (Hookesches Gesetz, Reibung, Masse und Gewichtskraft, Kräftegleichgewicht etc.)

-Kreisbewegungen (Kinematik der gleichförmigen Kreisbewegung eines Massepunktes, Dynaim der gelcihförmigen Kreisbewegung, Bewegung eines Körpers auf kreisförmiger Bahn etc.)

-Elektrische und magnetische Felder (Elektrisches Feld, Feldstärke, Spannung, Kondensator, Columb'sches Gesetz, Ohm'sches Gesetz etc.)

-Bewegung geladener Teilchen in elektrischen und magnetischen Feldern (Glühelektrischer Effekt, Ablenkung von bewegten geladenen Teilchen in homogenen elektrischen Feld etc.)

-Elektromagnetische Induktion (Induktion durch Bewegung eines Leiters, Flächenänderung, Flussdichte... allgemeines Induktionsgesetz etc.)

Hilfe bzw. Vorschläge wären ganz nett, da ich nicht weiß wo ich überhaupt anfangen soll.

MfG,
Tendo

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