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Physik

Elektromagnetismus

Grundlagen von elekromagnetismus

Erzeugung von induktionsspannungen

Understanding Magnet Fields and Motors: Easy Rules and Fun Facts for Kids

Name: Knowunity
Brand: Knowunity

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Understanding Magnet Fields and Motors: Easy Rules and Fun Facts for Kids

Leslie

@studyforabetterlife

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Die Rechte-Hand-Regel stromdurchflossener Leiter und elektromagnetische Grundlagen der Physik sind essenzielle Konzepte für das Verständnis von Elektromotoren und Magnetfeldern.

• Ein stromdurchflossener Leiter erzeugt ein kreisförmiges Magnetfeld
• Die Rechte-Faust-Regel bestimmt die Richtung des Magnetfeldes
• Das Magnetfeld einer Spule wird durch Wicklungen und Stromstärke beeinflusst
• Der Elektromotor basiert auf der Wechselwirkung zwischen Magnetfeldern

24.9.2022

2821

F=Ma
Physik
E=MC² O
Physik
Versuch von Oested (1820)
-
Draht
Isolato
ren
Б котравя
Der stromdurch flossene Leiter erzeugt ein kreisrundes Ma

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Die Lorentzkraft: Kraft auf bewegte Ladungen im Magnetfeld

Die Lorentzkraft erklärt die Kraftwirkung auf bewegte elektrische Ladungen in einem Magnetfeld. Sie ist die Grundlage für die Funktionsweise vieler elektrischer Maschinen, einschließlich des Elektromotors.

Definition: Die Lorentzkraft ist die Kraft, die auf einen stromdurchflossenen Leiter in einem Magnetfeld wirkt. Sie steht senkrecht zu den Magnetfeldlinien und zur Stromrichtung.

Die Richtung der Lorentzkraft kann mit der Drei-Finger-Regel Physik rechte Hand bestimmt werden:

Daumen: Richtung des Stroms (von + nach -)
Zeigefinger: Richtung des Magnetfelds (von Nord nach Süd)
Mittelfinger: Richtung der Lorentzkraft

Highlight: Für negative Ladungsträger oder bei Betrachtung des Stroms von - nach + verwendet man die Drei-Finger-Regel Physik linke Hand.

Example: In einer Leiterschaukel, die in ein Magnetfeld gebracht wird, bewegt sich der Leiter nach vorne oder hinten, abhängig von der Richtung des Stroms und des Magnetfelds.

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Das Magnetfeld von Spulen

Eine Spule verstärkt das Magnetfeld eines einzelnen Leiters. Bei einer einzelnen Wicklung zeigen die Magnetfeldlinien an der Vorderseite aus der Fläche heraus (Nordpol) und an der Rückseite in die Fläche hinein (Südpol). Bei einer flachen Spule mit mehreren Wicklungen überlagern sich die Magnetfelder der einzelnen Windungen, was zu einer Verstärkung des Gesamtmagnetfeldes führt.

Definition: Eine stromführende Spule ist ein Elektromagnet mit Nord- und Südpol, der an- und ausgeschaltet werden kann.

Highlight: Je höher die Stromstärke und je mehr Wicklungen eine Spule hat, desto stärker ist das erzeugte Magnetfeld.

Das Magnetfeld einer Spule kann durch Einführen eines Eisenkerns weiter verstärkt werden. Die Elementarmagnete im Eisenkern richten sich im homogenen Magnetfeld im Inneren der Spule aus, was zu einer deutlichen Verstärkung des Magnetfeldes führt.

Vocabulary: Homogenes Magnetfeld - Ein Magnetfeld mit gleichmäßiger Stärke und Richtung im betrachteten Bereich.

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Seite 6-7: Richtung der Lorentzkraft und Induktion

Die Seiten behandeln die Drei-Finger-Regel Physik rechte Hand zur Bestimmung der Lorentzkraftrichtung und führen in die elektromagnetische Induktion ein.

Highlight: Die Drei-Finger-Regel Physik linke Hand wird bei negativen Ladungsträgern verwendet.

Vocabulary: Induktionsspannung entsteht durch die Bewegung eines Leiters im Magnetfeld.

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Oersteds Entdeckung und die Rechte-Faust-Regel

Oersted entdeckte 1820 zufällig, dass ein stromdurchflossener Leiter ein Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld ist kreisförmig um den Leiter angeordnet. Die Richtung des Magnetfeldes lässt sich mit der Rechte-Faust-Regel Magnetfeld bestimmen: Zeigt der Daumen in Stromrichtung, geben die gekrümmten Finger die Richtung der Magnetfeldlinien an.

Highlight: Die Rechte-Faust-Regel ist ein wichtiges Hilfsmittel zur Bestimmung der Magnetfeldrichtung um einen stromdurchflossenen Leiter.

Example: Wenn man sich einen stromdurchflossenen Draht vorstellt und die rechte Faust so um den Draht legt, dass der Daumen in Stromrichtung zeigt, geben die gekrümmten Finger die Richtung des kreisförmigen Magnetfeldes an.

Vocabulary: Stromdurchflossener Leiter - Ein elektrischer Leiter, durch den ein Strom fließt.

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Der Elektromotor: Aufbau und Funktionsweise

Der Elektromotor ist eine Anwendung elektromagnetischer Prinzipien zur Umwandlung elektrischer in mechanische Energie. Er besteht aus einem festen äußeren Magnetfeld (Stator) und einem rotierenden Elektromagneten (Rotor).

Hauptkomponenten eines Elektromotors:

Stator: Permanentmagnet oder Elektromagnet, der das feste äußere Magnetfeld erzeugt
Rotor: Drehbar gelagerter Elektromagnet (oft als Doppel-T-Anker ausgeführt)
Kommutator: Sorgt für die Umpolung des Stroms im Rotor

Highlight: Die Funktionsweise eines Elektromotors basiert auf der Abstoßung gleichnamiger und Anziehung ungleichnamiger Magnetpole.

Der Strom fließt über Schleifkontakte in den Rotor, wodurch dieser zum Elektromagneten wird. Der Rotor dreht sich, bis sein Nordpol zum Südpol des Stators zeigt. An diesem Punkt kehrt der Kommutator die Stromrichtung um, wodurch sich die Pole des Rotors umkehren und die Drehbewegung fortgesetzt wird.

Example: Stellen Sie sich einen Kompass vor, dessen Nadel sich ständig dreht, weil ihre Pole immer dann umgepolt werden, wenn sie auf Nordausrichtung zeigt.

Um das Problem des "Totpunkts" zu lösen, bei dem der Motor nicht von alleine anläuft, werden oft mehrere Anker verwendet. Dies gewährleistet einen gleichmäßigeren Lauf des Motors.

Vocabulary: Totpunkt - Position, in der der Rotor ohne externe Hilfe nicht weiterdrehen kann.

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Seite 7: Elektromagnetische Induktion (Fortsetzung)

Die Seite beginnt mit der Erklärung der elektromagnetischen Induktion durch Bewegung eines Leiters im Magnetfeld.

Vocabulary: Induktionsspannung entsteht durch die Bewegung eines Leiters im Magnetfeld.

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Elektromagnetische Induktion: Erzeugung von Spannung durch Bewegung

Elektromagnetische Induktion beschreibt die Erzeugung einer elektrischen Spannung durch die relative Bewegung zwischen einem Leiter und einem Magnetfeld. Dieses Prinzip ist grundlegend für die Funktionsweise von Generatoren und Transformatoren.

Definition: Elektromagnetische Induktion ist der Prozess, bei dem eine Spannung in einem Leiter induziert wird, wenn sich dieser relativ zu einem Magnetfeld bewegt oder sich das Magnetfeld ändert.

Wenn ein Leiter senkrecht zu den Magnetfeldlinien bewegt wird, entsteht eine Induktionsspannung. Diese kann mit einem Voltmeter gemessen werden.

Highlight: Die Stärke der induzierten Spannung hängt von der Geschwindigkeit der Bewegung, der Stärke des Magnetfelds und der Länge des Leiters ab.

Example: Wenn man eine Kupferspule schnell in das Magnetfeld eines starken Permanentmagneten bewegt, kann man an den Enden der Spule eine Spannung messen.

Die elektromagnetische Induktion ist ein reversibles Phänomen: Ebenso wie Bewegung in einem Magnetfeld Spannung erzeugt, kann eine angelegte Spannung zu Bewegung in einem Magnetfeld führen - das Prinzip des Elektromotors.

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Die Lorentzkraft: Kraft auf bewegte Ladungen im Magnetfeld

Definition: Die Lorentzkraft ist die Kraft, die auf einen stromdurchflossenen Leiter in einem Magnetfeld wirkt. Sie steht senkrecht zu den Magnetfeldlinien und zur Stromrichtung.

Die Richtung der Lorentzkraft kann mit der Drei-Finger-Regel Physik rechte Hand bestimmt werden:

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Das Magnetfeld von Spulen

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Der Elektromotor: Aufbau und Funktionsweise

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Stator: Permanentmagnet oder Elektromagnet, der das feste äußere Magnetfeld erzeugt
Rotor: Drehbar gelagerter Elektromagnet (oft als Doppel-T-Anker ausgeführt)
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