[Physik] Induktion

[daenerys]

Da hast du wohl eine Zahl vertauscht:
G1 wird fast sofort leuchten, dann dauert es ein Weilchen und G2 fängt langsam an zu leuchten und wird langsam heller, bis sie so hell leuchtet wie G1.
Grund dafür ist die Selbstinduktion der Spule. Da die Spule vom Strom durchdrungen wird und sich damit das Magnetfeld der Spule ändert, wird diese nämlich induziert. Und dieser Strom wirkt nun entgegengesetzt zur Stromrichtung von U, bildet also einen höheren Widerstand. Da sich das Magnetfeld aber immer weniger ändert, geht der induzierte Strom mit der Zeit gegen null und die Spannung wird hoch genug, damit der Strom die Lampe zum leuchten bringen kann. Als Diagramm sieht das ungefähr so aus (für U in der Spule):



Das ganze ist als Lenzsche Regel bekannt (ist immer super, sowas in der Arbeit zu schreiben ^^)

[TheBiber]

Im Grossen und Ganzen kann man das so stehen lassen, doch habe ich einige teils gravierende Falschaussagen entdeckt, die ich gerne noch korrigieren würde.

Zur Stromrichtung:
Ja, das ist wirklich eine blöde Regelung in der Physik. Hier gibt es nämlich zwei unterschiedliche Definitionen:
technische Stromrichtung: Die technische Stromrichtung ist von + nach - . Diese musst du bei Regeln verwenden, welche die rechte Hand fordern. Das ist nämlich die ältere Definition, wo man noch nichts von Elektronen wusste und einfach beliebig eine Richtung festgelegt hat (leider hat man falsch getippt ^^" ). Auch I als Stromstärke wird meist in der technischen Stromrichtung angegeben.
tatsächliche Stromrichtung: Ist von - nach + . Das ist deshalb so, weil nur die (leichten) Elektronen sich bewegen können, um ungleiche Ladungen auszugleichen. Die Elektronen sind negativ geladen und fliegen deshalb zum Pluspol. Die Bewegung der Elektronen ist elektrischer Strom.

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Hier muss ich korrigieren: Nur weil Elektronen die Ladungsträger in einem Leiter sind, heisst das nicht, dass der Elektronenfluss immer einer "tatsächlichen" Stromrichtung entsprechen. Speziell in p-dotierten Halbleitermaterialien ist es nämlich so, dass der Strom von positiven Ladungen getragen wird, nämlich von Fehlstellen der Elektronen im Kristallgitter, sogenannten Löchern. Ebenso handelt es sich beim Strom, der durch Protonen in einem Teilchenbeschleuniger besteht, durchaus aus positiven Ladungsträgern. Hinzu kommt, dass wenn man annimmt, man bewege sich mit den Elektronen mit und somit das Bezugssystem auf ein bewegtes Elektron setzt, würde der Strom dadurch entstehen, dass die positiv geladenen Atomrümpfe an einem vorbeiziehen, womit diese relativ zu den Elektronen bewegt sind. Die Masse spielt bei der Koordinatenwahl keine Rolle, mit demselben Argument kann man zeigen, dass es z.B. auch irrelevant ist, ob die Sonne sich um die Erde oder die Erde sich um die Sonne dreht. Dies ist lediglich eine Sache des Bezugspunktes.

Aus diesen und wahrscheinlich noch mehr Gründen ist es falsch, von einer "tatsächlichen" Stromrichtung zu sprechen, ebenso ist es falsch zu sagen, man hätte mit der Definition der technischen Stromrichtung falsch getippt. Die Stromrichtung ist schlichtweg eine Konvention, die einmal getroffen werden musste und ist unabhängig davon, welche Ladungsträger tatsächlich fliessen. Genauso willkürlich wie positive und negative Ladungen oder Nord- und Südpol beim Magneten definiert wurden, wurde auch die Stromrichtung definiert.

G1 wird fast sofort leuchten, dann dauert es ein Weilchen und G2 fängt langsam an zu leuchten und wird langsam heller, bis sie so hell leuchtet wie G1.

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Falsch, da bei G2 kein Widerstand in Serie geschaltet ist, fällt die gesamte Spannung über der Glühlampe ab, während bei G1 nur ein Teil der Spannung über der Lampe abfällt, da der Widerstand die Spannung teilt. Somit leuchtet G1 am Ende weniger als G2.

Das ganze ist als Lenzsche Regel bekannt (ist immer super, sowas in der Arbeit zu schreiben ^^)

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Stimmt so auch nicht. Die Lenzsche Regel besagt, dass eine induzierte Spannung stehts so gerichtet ist, dass der entsprechend induzierte Strom ein Magnetfeld erzeugen würde, die der Änderung des Flusses entgegenwirkt.

Was richtig ist, ist dass daraus folgt, dass bei der Selbstinduktion ein entgegengesetzter Strom induziert wird, bis über der Spule das Magnetfeld vollständig aufgebaut ist, danach wirkt die Spule für einen Gleichstrom wie ein Kurzschluss.

@Zelretch: Noch eine Schönheitskorrektur: Induktivitäten werden mit dem Buchstaben L und nicht mit R bezeichnet, schreib bei der Spule besser L2 statt R2 hin. Falls sie in deinem Heft tatsächlich mit R2 bezeichnet wurde, zweifle ich etwas an der Qualität des Lernmaterials. Gerade in der Elektrotechnik ist es unabdingbar, die Bauelemente mit der richtigen Nomenklatur zu versehen, um Missverständnisse zu vermeiden. So könnte man meinen, R2 wäre ein Widerstand, auch deshalb weil Widerstände in der USA so zackig gezeichnet werden, wie du R2 gezeichnet hast. Spulen werden normalerweise mit "runden" Schleifen gezeichnet oder dann wie die rechteckigen Widerstände, aber dafür ausgefüllt:

[daenerys]

Aus diesen und wahrscheinlich noch mehr Gründen ist es falsch, von einer "tatsächlichen" Stromrichtung zu sprechen, ebenso ist es falsch zu sagen, man hätte mit der Definition der technischen Stromrichtung falsch getippt. Die Stromrichtung ist schlichtweg eine Konvention, die einmal getroffen werden musste und ist unabhängig davon, welche Ladungsträger tatsächlich fliessen. Genauso willkürlich wie positive und negative Ladungen oder Nord- und Südpol beim Magneten definiert wurden, wurde auch die Stromrichtung definiert.

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Ja, wenn man es ganz genau nimmt, hast du recht. Da hab ich mir ein bisschen zu einfach gemacht.

Falsch, da bei G2 kein Widerstand in Serie geschaltet ist, fällt die gesamte Spannung über der Glühlampe ab, während bei G1 nur ein Teil der Spannung über der Lampe abfällt, da der Widerstand die Spannung teilt. Somit leuchtet G1 am Ende weniger als G2.

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... So wie ich die Zeichnung verstanden habe, ist vor G1 ein Widerstand in Reihe geschaltet. o,o

Stimmt so auch nicht. Die Lenzsche Regel besagt, dass eine induzierte Spannung stehts so gerichtet ist, dass der entsprechend induzierte Strom ein Magnetfeld erzeugen würde, die der Änderung des Flusses entgegenwirkt.

Was richtig ist, ist dass daraus folgt, dass bei der Selbstinduktion ein entgegengesetzter Strom induziert wird, bis über der Spule das Magnetfeld vollständig aufgebaut ist, danach wirkt die Spule für einen Gleichstrom wie ein Kurzschluss.

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Das meinte ich damit, hätte ich wohl besser formulieren sollen ^^"


Edit:
Bider, du scheiß Korinthenkacker! Aber danke, dass du darübergeguckt hast

[TheBiber]

... So wie ich die Zeichnung verstanden habe, ist vor G1 ein Widerstand in Reihe geschaltet. o,o

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Hast du richtig verstanden. Eben, deshalb fällt am Ende wegen der Maschenregel über G1 weniger Spannung ab bei gleichbleibendem Widerstand, somit ist die Leistung kleiner als ohne Widerstand und damit leuchtet die Lampe weniger hell als G2, da bei G2 eben kein Widerstand in Reihe ist, sondern nur eine Induktivität.

Edit:
Bider, du scheiß Korinthenkacker! Aber danke, dass du darübergeguckt hast

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Ja bitte.
Ich finds halt schon noch wichtig, dass man zumindest mit den Begriffen und der Nomenklatur genau ist. Sonst kann es an Prüfungen oder auch später im Studium böse Überraschungen geben.