Induktion

notquitethemaster · Gast

Meine Frage:
Hallo zusammen,
wir haben im Physikunterricht gerade gelernt, dass die Induktionsspannung in einer Leiterschleife

ist. Dies lässt sich nach der Produktregel aufteilen in

(auf Vektoraspekte können wir hier mal verzichten, dass A orthogonal zu B sein muss und man notfalls in Komponenten aufteilt, ist klar).
Der erste Teil dieser Summe (dA/dt * B) resultiert einfach aus der Lorentzkraft. Mich würde interessieren, wie sich der zweite Teil physikalisch erklären lässt. Wir haben das einfach gemessen und dann so stehen lassen. "Sei noch zu schwer".

Meine Ideen:
Ich habe eine Idee, ich kann sie nur leider nicht so gut fassen und formulieren. Ich glaube, dass es mit dem Relativitätsprinzip zu tun hat. Die Leiterschleife kann gar nicht unterscheiden, ob sie sich senkrecht zu den Magnetfeldlinien bewegt, oder ob sich einfach nur dB/dt ändert. Stimmt das ungefähr und weiß vielleicht jemand eine bessere Formulierung?
Danke im Voraus
notquitethemaster

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Der Ausgangspunkt der Überlegungen ist doch, wie Du selber sagst, das Induktionsgesetz

(wobei man über das Minuszeichen noch länger diskutieren könnte, denn das macht nur Sinn, wenn man eine positive Richtung definiert hat)

Es besagt offenbar nichts anderes, als dass in einer Leiterschleife eine Spannung induziert wird, sofern sich der Fluss durch die von der Leiterschleife aufgespannte Fläche zeitlich ändert. (Und wenn man n Leiterschleifen hintereiander schaltet, dann addieren sich die n Spannungen.)

Da der magnetische Fluss sich ergibt aus Flussdichte B mal Fläche A der Leiterschleife, gibt es zwei Möglichkeiten, den Fluss durch die Leiterschleife zu ändern: Entweder die Fläche der Leiterschleife ändert sich (das kann geschehen durch Zusammenziehen oder Ausdehnen der Leiterschleife oder einfach nur durch Drehen der Leiterschleife) oder bei feststehender Leiterschleife durch Änderung der Flussdichte, (indem man beispielsweise einen Permanentmagnten an der Leiterschleife vorbeiführt, oder, sofern die Flussdichte durch einen elektrischen Strom erzeugt wird, indem man den Strom ändert) oder beides, Änderung der von der Leiterschleife aufgespannten Fläche und Änderung der Flussdichte. Nichts anderes beschreibt die von Dir genannte Formel.

notquitethemaster · Gast

das war mir klar. Ich will jetzt eigentlich wissen, wie man das Induktionsgesetz herleitet.
Dazu habe ich das mit der Zerlegung angebracht. Man kann die Summe dann als zwei Effekte interpretieren, die sich unterstützen oder entgegenwirken.
Den ersten Effekt kann man dann einfach mittels der Lorentzkraft erklären. (Wer nicht weiß wie das geht, einfach nicht beachten.)
Ich möchte wissen, aus welchem physikalischen Effekt sich der zweite Effekt ergibt.
Das Induktionsgesetz einfach hinzunehmen reicht mir irgendwie nicht.

brennstab · Gast

Induktionsgesetzt ist viel mehr eine Grundgleichung, die Experementell gefunden wurde, als "sich aus etwas ergibt".
Du kannst die Schleife komplett entfernen, da ist dann nix mit Lorenzkraft, aber es wird trotzdem ein elektrisches Feld induziert. So breiten sich z.B. elektromagnetische Wellen aus.

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Googele mal ein bisschen unter dem Stichwort "Maxwell-Gleichungen", die zusammen mit dem Gesetz über die Lorentzkraft den gesamten Bereich der Elektrodynamik vollständig beschreiben.

Der Beantwortung Deiner Frage liegt dabei die physikalische Beobachtung zugrunde, dass ein sich veränderndes Magnetfeld von einem elektrischen Feld umwirbelt wird (genauso wie ein sich änderndes elektrisches Feld von einem Magnetfeld umwirbelt wird).

Du könntest jetzt natürlich fragen: Warum? Aber dann müsstest Du auch fragen, warum die Lorentzkraft so formuliert wird, wie sie es ist. Das hast Du aber bereits akzeptiert.

Die Formulierung physikalischer Zusammenhänge geschieht immer auf der Grundlage von Beobachtungen. In der Physik spricht man häufig von Experimenten. Lies' Dir beispielsweise mal die Arbeiten von Simon Ohm durch. Dort wirst Du nirgends das von uns heute verwendete ohmsche Gesetz finden, sondern die Beschreibung unzähliger Experimente und ihre Ergebnisse, woraus schließlich - und zwar deutlich nach Ohm - die uns heute bekannte Formulierung U=R*I geschaffen wurde.

Was ich sagen will ist, dass sich bestimmte physikalische Gesetzmäßigkeiten nicht begründen lassen, sondern ihre offensichtliche weil beobachtbare Existenz sich nur mathematisch formulieren lässt.

EDIT: brennstab hat das erstens schneller und zweitens schöner formuliert.

notquitethemaster · Gast

schade

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Was findest Du schade? Dass es physikalische Grundgesetzmäßigkeiten gibt?