Physik

Magnetfeld

Magnetfeld


Pia Kümmerle
Diese Lernkarten behandeln grundlegende Konzepte der Physik auf Mittelschulniveau, mit Fokus auf Magnetfelder, Induktion und Stromkreise. Sie erklären die Zusammenhänge zwischen Stromstärke, Induktivität, Flussdichte und Induktionsspannung, sowie die Berechnung von Widerständen und magnetischen Feldern. Ideal für Schüler, die physikalische Grundlagen verstehen und anwenden möchten.
Cartes-fiches
32
Utilisateurs
5
Langue
Allemand
Catégorie
Physique
Niveau
Collège
Créé / Mis à jour
22.11.2015 / 02.04.2021

Cartes-fiches

magnetische Flussdichte B mit Fl

B= Fl / (IPr *s)

B: magnetische Flussdichte in 1 N/Am = T

Fl: Lorenzkraft

IPr: Stromstärke am Leiterrähmchen

s: wirksame Leiterlänge =n*l

magnetische Flussdichte mit magnetischer Feldkonstante

B =µoµr * n/l * Ierr

µo: magnetische Feldkonstante = 1,26 *10-6 Vs/Am

µr: Permeabilitätszahl bei gefüllter Spule

n: Windungszahl

l: Leiterlänge

Ierr: Stromstärke an der Erregerspule

Lorenzkraft FL

FL = e* v * B

e: Elementarladung

v: Geschwindigkeit der Elektronen

B: magnetische Flussdichte in 1 T

radius r der Kreisbahn bewegter Elektronen im Magnetfeld 

r = \( {m*v \over e *B}\)

r: Kreisbahnradius in m

m: Masse in 1 kg

v: Geschwndigkeit in m/s

B: magnetische Flussdichte in 1 T

Geschwindigkeit v im Wienschen Geschwindigkeitsfilter

v= E/B

v: Geschwindigkeit in 1 m/s

E: elektrische Feldstärke in 1 N/c

B: magnetische Flussdichte in 1 T

Induktionsspannung UInd mit v

U Ind = n*v*B*d

n: Windungszahl

v: Geschwindigkeit in 1 m/s

B: magnetische Flussdichte in 1 T

Induktionsspannung UInd mit sich ändernder Fläche 

UInd=n*B* \(ΔAs \over Δt\)

B: magnetische Flussdichte in 1T

Δ As / Δt : Flächenänderung senkrecht zum B-Feld

Induktionsspannung UInd mit sich änderndem Magnetfeld

UInd=n*As* \(ΔB \over Δt\)

B: magnetische Flussdichte in 1T

Δ B / Δt : Änderung des magnetischen Felds

As: Fläche senkrecht zum B-Feld

magnetischer Fluss Φ

Φ= B * As

Φ: magnetischer Fluss in 1 Tm2 = Nm2/Am = Wb

As: Fläche senkrecht zum B-Feld in m2 (As=A*cos φ mit φ: Winkel zwischen A und B)

B: magnetische Flussdichte in T

Induktionsspannung UInd mit magnetischem Fluss

UInd = -n * Φ°

Φ: magnetischer Fluss in 1 Tm2 = Nm2/Am = Wb

n: Windungszahl

 

Induktivität L einer Spule

L =µoµr *\(n^2 \over l\)* As

L: Induktivität in 1 Vs/A= H

µo: magnetische Felkonstante

µr :Permeabilitätszahl bei gefüllter Spule

n: Windungszahl

l: Länge der Spule

As: Fläche senkrecht zum B-Feld

Induktionsspannung UInd mit Induktivität

UInd= -L * I.

L: Induktivität einer Spule in 1H

I.: zeitliche Änderung der Stromstärke

Energie w des Magnetfeldes

w = 1/2 * 1/ (µo µr) * v * B2

räumliche Energiedichte φ eines Magnetfelds

φ = w/v= 1/2 * 1/ (µoµr) * B2

FL bei nicht senkrechtem Magnetfeld

FL= B * sin(α) * IPr * s

B: magnetische Flussdichte in 1 N/Am = T

Fl: Lorenzkraft in N

IPr: Stromstärke am Leiterrähmchen in A

s: wirksame Leiterlänge =n*l in m

Spezifische Ladung eines Elektrons

e-/m = (2* U) / (r2 * B2)

e-/m in c/kg = As/kg

e-/m = -1,759 *1011 C/ kg

e- im Winkel zu B-Feldlinien eingeschossen

Geschwindigkeit senkrecht zu den B-Feldlinien Vs

 Vs = cos (φ) * V

φ : Einschusswinkel in °

V: Geschwindigkeit des Elektrons in m/s

e- im Winkel zu B-Feldlinien eingeschossen

Kreisradius r

r = (m*Vs) / (e-*B)

r: Kreisradius in m

m: Masse des Elektrons = 9,109 * 10-31 kg

Vs: Gescheindigkeit senkrecht zum B-Feld in m/s

e- : Ladung des Elektrons: -1,602 * 10-19 C

B: magnetische Flussdichte in N/Am = T

e- im Winkel zu B-Feldlinien eingeschossen

Umlaufdauer T

T = 2π r / Vs

T: Ulaufdauer in s

r: Radius in Meter

Vs: Geschwindigkeit senkrecht zum B-Feld in m/s

e- im Winkel zu B-Feldlinien eingeschossen

Geschwindigkeit parallel zum B-Feld Vp

Vp = sin (φ) * V

Vp: Geschwindigkeit parallel den B-Feldlinien in m/s

φ: Einschusswinkel in °

V: Geschwindigkeit in m/s

 

e- im Winkel zu B-Feldlinien eingeschossen

Ganghöhe h

h = 2πr * tan (φ)

h: Ganghöhe in m

r: Radius in m

φ: Einschusswinkel in °

Hallspannung UH

UH = V*B*h

UH : Hallspannung in V

V: Geschwindigkeit der e-

B: magnetische Flussdichte in N/Am = T

UInd mit Flächenänderung und Flussdichtenänderung

UInd= n* B°(t) * As(t) + n* B(t) * As°(t)

UInd: Induktionsspannung in V

B°: zeitlich ändernde magnetische Flussdichte

As: Fläche senkrecht zum B-Feld in m2

B: magnetische Flussdichte in T

As°: zeitlich ändernde Fläche senkrecht zu B

Widerstand R in einem Stromkreis mit Spule

R= Uo / Imax

R: Widerstand in Ohm

Uo: angelegte Spannung

Imax: maximale Stromstärke im Zeitpunkt t -> ∞ 

Induktivität einer Spule in einem Stromkreis mit Spule

L = (Uo - R * I(t)) / I°

L: Induktivität in Vs/A=H

Uo: angelegte Spannung

R: Widerstand

I(t): Stromstärke zum Zeitpunkt t

I° (t): Änderung der Stromstärke zum Zeitpunkt t

Induktionsspannung beim Einschalten in einem Stromkreis mit Spule

UInd (0) = -Uo

UInd(t) = - L * I °

UInd (∞) = 0

UInd: von der Spule induzierte Spannung in V

Uo: angelegte Spannung in V

L: Induktivität der Spule in Vs/A=H

I° :zeitliche Änderung der Stromstärke 

Stromstärke beim Einschalten in einem Stromkreis mit Spule

I (0) = 0

I(t) = (Uo - L* I°) / R

I(∞) = Uo/ R = Imax

I (t) = Uo/R * (1-e -R/L*t)

I : Stromstärke in A

Uo: angelegte Spannung in V

L: Induktivität der Spule in Vs/A = H

I°: zeitliche Änderung der Stromstärke

R: Widerstand in Ω

Zeitliche Änderung I°der Stromstärke beim Einschalten in einem Stromkreis mit Spule

I°(0) = Uo / L = I°max

I°(t) = (Uo - R * I(t)) / L

I° (∞)  = 0

I° = zeitliche Änderung der Stromstärke

Uo: angelegte Spannung in V

L: Induktivität der Spule in Vs/A = H

R: Widerstand in Ω

Induktionsspannung UInd beim Ausschalten in einem Stromkreis mit Spule

UInd(0)= R * Imax

UInd(t) = -L* I°= R * I(t)

UInd (∞) = 0

UInd: Induktionsspannung in V, beim Ausschalten Uges= Uind, da Uo=0

R: Widerstand in Ω

I: Stromstärke in A

L: Induktivität in Vs/A =H

I°: zeitliche Änderung der Stromstärke

Stromstärke I  beim Ausschalten in einem Stromkreis mit Spule

I (0) = Imax

I (t) = Io* e -R/L*t

I(∞)= 0

I: Stromstärke in A

Io: Stromstärke zum Zeitpunkt 0 = Imax

R: Widerstand in Ω

L: Induktivität in Vs/A = H

Zeitliche Änderung der Stromstärke I°  in einem Stromkreis mit Spule beim Ausschalten 

I° (0) = (-R * Imax) / L = I°max

I° (t) = (-R * I(t)) / L 

I° ( ∞) = 0

I°: zeitliche Änderung der Stromstärke

I: Stromstärke in A

R: Widerstand in Ω

L: Induktivitöt in Vs/A = H

Energie W des Magnetfelds mit L und I

W = 1/2 L * Imax2

W: Energie in J = Nm/s = Ws

L: Induktivität in Vs/A = H

I: Stromstärke in A

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