LENZSCHE Regel – (Thomsonscher Ringversuch) | Physik Tutorial

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24 Feb 202410:57

Summary

TLDRDieses Video erklärt die ländische Regel und elektromagnetische Induktion anhand von Experimenten wie dem TSen-Ringversuch und dem Versuch mit einem Dauermagneten in einem Ringleiter. Es zeigt, wie eine Veränderung des Magnetfeldes Induktionsspannung erzeugt, die wiederum einen Induktionsstrom und ein Magnetfeld verursacht, das entgegen der Verursachung wirkt. Durch visuelle Darstellungen und praktische Beispiele wird verdeutlicht, wie sich das Magnetfeld ändert, wenn ein Magnet in oder aus einem Ringleiter bewegt wird, und warum der Ring in bestimmten Fällen nicht reagiert, wie bei einer Unterbrechung im Stromkreis.

Takeaways

🔋 Die ländische Regel besagt, dass Induktionsstrom und das von ihm erzeugte Magnetfeld immer der Ursache entgegenwirken.
🧲 Beim Ringversuch mit einem Dauermagneten entsteht eine Induktionsspannung im Ring, wenn der Magnet in den Ring bewegt wird.
📚 Die Formel zur Berechnung der Induktionsspannung ist \( N \cdot \Delta \Phi = N \cdot A \cdot B \cdot \Delta t \), wobei \( N \) die Windungsanzahl, \( A \) die Fläche, \( B \) die Änderung des Magnetfeldes und \( \Delta t \) die Zeit ist.
🚫 Die ländische Regel erfordert, dass der berechnete Induktionsstrom in die entgegengesetzte Richtung fließt, um eine entgegengesetzte Wirkung hervorzurufen.
🔧 Der Induktionsstrom im Ring erzeugt ein Magnetfeld, das mit dem des Dauermagneten entgegenwirkt und zu einer Abstoßung führt.
🔄 Wenn der Dauermagnet aus dem Ring gezogen wird, ändert sich die Polarität des erzeugten Magnetfeldes, was eine andere Kraftwirkung im Ring auslöst.
🌐 Der induktive Effekt ist auch bei einem Elektromagneten mit Spule und Eisenkern zu beobachten, wenn der Strom durch die Spule fließt.
🔌 Ein veränderliches Magnetfeld ist für die Induktion notwendig, was durch Bewegung des Magneten oder durch Ein- und Ausschalten des Stroms im Falle des TSen-Spulenexperiments erreicht wird.
🚫 Ein Ring mit einer Öffnung wird nicht von einem Magnetfeld angezogen oder abgestoßen, da kein geschlossener Stromkreis zum Erzeugen eines eigenen Magnetfeldes existiert.
🔗 Die Erklärungen für die beobachteten Vorgänge im Video beruhen auf dem Induktionsgesetz und der Wechselwirkung von Magnetfeldern.
🎓 Das Video bietet eine visuelle und theoretische Einführung in das Konzept der elektromagnetischen Induktion und ihre Anwendungen in Experimenten.

Q & A

Was ist das Hauptthema des Videos?
-Das Hauptthema des Videos ist die elektromagnetische Induktion, insbesondere die ländische Regel und wie sie in Experimenten wie dem TSen-Ringversuch und dem Dauermagneten-Ringversuch visualisiert wird.
Was besagt die ländische Regel?
-Die ländische Regel besagt, dass der Induktionsstrom und das von ihm erzeugte Magnetfeld immer der Ursache entgegenwirken, also in die entgegengesetzte Richtung fließen, um einen Zustand des Widerstandes gegen die Veränderung des Magnetfeldes zu erzeugen.
Wie wird die Induktionsspannung im视频中 erzeugt?
-Die Induktionsspannung wird im Video durch die Bewegung eines Dauermagneten in einen Ring oder durch das Ein- und Ausschalten eines Stroms in einer Spule erzeugt, was zu einer Veränderung des Magnetfeldes führt.
Was ist die Bedeutung von 'N', 'a', 'B' und 'b' in der Formel für die Induktionsspannung?
-In der Formel für die Induktionsspannung '-N * ΔΦ/Δt' steht 'N' für die Windungsanzahl, 'a' für die Fläche in der Spule, 'B' für die Magnetflussdichte und 'b' für die Änderung der magnetischen Flussdichte im Zeitverlauf.
Wie erklärt das Video den Effekt, wenn ein Dauermagnet in einen Ring bewegt wird?
-Das Video erklärt, dass durch die Bewegung des Dauermagneten ein veränderliches Magnetfeld entsteht, was gemäß dem Induktionsgesetz eine Induktionsspannung erzeugt. Dies führt zu einem Induktionsstrom, der ein eigenes entgegengesetzte Magnetfeld erzeugt, das den Ring abstoßt oder anzieht, abhängig von den Polelagen.
Was passiert, wenn der Dauermagnet aus dem Ring gezogen wird?
-Wenn der Dauermagnet aus dem Ring gezogen wird, ändert sich die Polarität der Induktionsspannung, was zu einer anderen Stromrichtung führt. Das resultierende Magnetfeld wird ebenfalls umgepolte und kann den Ring in die entgegengesetzte Richtung bewegen.
Wie wird in dem TSen-Ringversuch das veränderliche Magnetfeld erzeugt?
-Im TSen-Ringversuch wird das veränderliche Magnetfeld durch das Ein- und Ausschalten des Stroms in einer Spule mit einem Eisenkern erzeugt, was die Magnetflussdichte verändert und so eine Induktionsspannung im Ring auslöst.
Was ist der Grund, warum ein Ring mit einer Öffnung nicht im TSen-Ringversuch hochspringt?
-Ein Ring mit einer Öffnung springt nicht hoch, weil er keinen geschlossenen Stromkreis bildet, in dem ein Induktionsstrom fließen könnte. Ohne Induktionsstrom kann kein eigenes Magnetfeld erzeugt werden, das den Ring abstoßen oder anziehen würde.
Was zeigt das Video über das Prinzip der Energieerhaltung?
-Das Video verdeutlicht, dass ein Ring nicht kontinuierlich in beide Richtungen schwingen kann, da dies gegen den Satz der Energieerhaltung verstoßen würde. Die Bewegung des Rings muss durch Wechselwirkungen mit dem Magnetfeld des Dauermagneten oder des Elektromagneten gesteuert werden.
Wo kann man mehr über ähnliche Themen lernen?
-Man kann mehr über ähnliche Themen im von dem Video verlinkten Abitur-Vorbereitungskurs lernen, der viele Übungsvideos zu diesem Thema bietet.

Outlines

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🧲 Grundlagen der elektromagnetischen Induktion

Dieses Video erklärt die Grundlagen der elektromagnetischen Induktion anhand von zwei Experimenten: dem Ringversuch und dem Einführen eines Dauermagnets in einen Ringleiter. Es wird erklärt, dass eine Induktionsspannung entsteht, wenn das Magnetfeld ändert, was einen Induktionsstrom erzeugt. Der Strom führt wiederum zu einem Magnetfeld, das der Verursachung entgegenwirkt. Durch das Bewegen eines Dauermagnets in den Ringleiter wird eine Induktionsspannung erzeugt, die nach dem Induktionsgesetz mit der Formel N * ΔΦ/Δt berechnet wird, wobei ΔΦ die Änderung des Magnetflusses und Δt die Zeitdauer der Änderung ist. Das Ergebnis ist, dass das erzeugte Magnetfeld mit dem ursprünglichen Magnetfeld des Dauermagneten entgegenwirkt, was zu einer Abstoßung und Bewegung des Ringleiters führt.

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🔧 Experimente zur elektromagnetischen Induktion

Der zweite Absatz behandelt verschiedene Aspekte der elektromagnetischen Induktion durch Experimente. Es wird gezeigt, was passiert, wenn ein Dauermagnet in einen Ringleiter bewegt wird und herausgezogen wird, was zu einer Änderung der Polarität der Induktionsspannung und des resultierenden Magnetfelds führt. Ein weiterer Aspekt ist der Einfluss des Bewegens eines Elektromagneten in einer Spule mit Eisenkern, der ein veränderliches Magnetfeld erzeugt, wenn der Strom ein- oder ausgeschaltet wird. Dies führt ebenfalls zu einer Induktionsspannung und -strom im Ring, der ein eigenes Magnetfeld erzeugt, das mit dem des Elektromagneten interagiert. Zusätzlich wird ein Experiment mit einem Ring, der nicht geschlossen ist, beschrieben, um zu zeigen, dass ohne geschlossenen Stromkreis keine Induktion stattfindet.

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🔄 Warum der Ring mit Öffnung nicht springt

In diesem Absatz wird erklärt, warum ein Ring mit einer Öffnung nicht springt, wenn er in einem Magnetfeld ist. Der Grund liegt darin, dass, obwohl eine Induktionsspannung entsteht, kein Induktionsstrom fließen kann, weil der Ring nicht geschlossen ist. Ohne einen geschlossenen Stromkreis kann kein eigenes Magnetfeld erzeugt werden, das dem äußeren Magnetfeld entgegenwirken würde. Daher findet keine Abstoßung statt, und der Ring bleibt in Ruhe. Der Absatz schließt mit einem Link zu einem Abitur-Vorbereitungskurs, der weitere Übungsvideos zu diesem Thema bietet.

Mindmap

Keywords

💡Elektromagnetische Induktion

Elektromagnetische Induktion ist ein grundlegender physikalischer Effekt, bei dem eine veränderliche Magnetfeldstärke einen Strom in einer Leitung erzeugt. Im Video wird diese durch den Bewegungen eines Dauermagneten in einem Ring oder durch das Einschalten und Ausschalten eines Elektromagneten demonstriert, was zur Erzeugung einer Induktionsspannung führt.

💡Induktionsspannung

Induktionsspannung ist die Spannung, die in einem geschlossenen Leitungskreis entsteht, wenn das durch dieses System fließende Magnetfeld sich verändert. Im Video wird sie durch das Hinein- oder Rausziehen eines Dauermagneten in einen Ring erzeugt, was die Basis für das Experiment bildet.

💡Induktionsstrom

Induktionsstrom ist der Strom, der fließt, wenn in einem geschlossenen Leitungskreis eine Induktionsspannung entsteht. Im Video wird er als Reaktion auf die Induktionsspannung erzeugt, die durch den veränderlichen Magnetfeldstärke hervorgerufen wird.

💡Magnetfeld

Ein Magnetfeld ist ein Feld, das von einem Magneten oder einem stromdurchflossenen Leiters erzeugt wird und magnetische Kraft auf andere magnetische Objekte ausübt. Im Video wird das Magnetfeld durch den Dauermagneten und den Elektromagneten im Ringversuch erzeugt und beeinflusst die Bewegung des Rings.

💡Dauermagnet

Ein Dauermagnet ist ein Magnet, der eine permanente magnetische Eigenschaft besitzt, unabhängig von äußeren Einflüssen. Im Video wird ein Dauermagnet verwendet, um durch seine Bewegung in einem Ring eine Induktionsspannung zu erzeugen.

💡Ringversuch

Der Ringversuch ist ein physikalisches Experiment, das die elektromagnetische Induktion veranschaulicht. Im Video wird der Ringversuch verwendet, um die Wirkung von Induktionsspannung und Induktionsstrom auf den Ring zu zeigen, wenn ein Dauermagnet oder ein Elektromagnet in seiner Nähe ist.

💡Elektrodynamischer Widerstand

Elektrodynamischer Widerstand, auch als induktiver Widerstand bekannt, tritt in einem elektrischen Kreislauf auf, wenn der Strom durch die Induktion in einem zweiten Kreislauf beeinflusst wird. Im Video wird dieser Widerstand durch die Wechselwirkung des Stroms im Ring mit dem Magnetfeld des Dauermagneten oder Elektromagneten demonstriert.

💡Rechte-Faust-Regel

Die Rechte-Faust-Regel ist eine Methode, um die Richtung eines Magnetfeldes zu bestimmen, das von einem stromdurchflossenen Leiter erzeugt wird. Im Video wird die Regel verwendet, um die Richtung des durch den Induktionsstrom erzeugten Magnetfeldes im Ring zu erklären.

💡Induktionsgesetz

Das Induktionsgesetz, verfasst von Michael Faraday, besagt, dass eine verändernde sich die Magnetfeldstärke in einem geschlossenen Leitungskreis eine Induktionsspannung erzeugt. Im Video wird dieses Gesetz verwendet, um die Entstehung von Induktionsspannung und Induktionsstrom zu erklären.

💡Energieerhaltung

Energieerhaltung ist das Prinzip, dass die Energie in einem geschlossenen System konstant bleibt. Im Video wird auf dieses Prinzip hingewiesen, um zu erklären, warum ein Ring, der nicht geschlossen ist, nicht durch die Induktion in einem Magnetfeld springt, da kein Induktionsstrom fließen kann.

💡Permeabilität

Die Permeabilität ist eine Maßzahl für die Fähigkeit eines Materials, ein Magnetfeld zu durchlassen. Im Video wird die erhohte Permeabilität des Eisenkerns in einem Elektromagnet betont, um die Stärke des Magnetfeldes zu erhöhen, was die Induktion beeinflusst.

Highlights

Die ländische Regel erklärt, dass Induktionsstrom und das von ihm erzeugte Magnetfeld immer der Ursache entgegen wirken.

Es wird ein Ringversuch mit einem Dauermagnet und einem Ringleiter vorgestellt.

Induktionsgesetz besagt, dass eine Änderung des Magnetfeldes eine Induktionsspannung erzeugt.

Das Beispiel des Dauermagneten im Ringleiter zeigt die Entstehung einer Induktionsspannung.

Die Formel - N * a * ΔB wird zur Berechnung der Induktionsspannung verwendet.

Die ländische Regel und das Minuszeichen in der Formel erklären die Richtung des Induktionsstroms.

Der Stromfluss im Ring erzeugt ein Magnetfeld, das mit dem des Dauermagneten interagiert.

Die Abstoßung von ähnlichen Polen und Anziehung von entgegengesetzten Polen wird diskutiert.

Der Ringversuch zeigt, wie der Ring aufgrund der Wechselwirkung der Magnetfelder in Bewegung kommt.

Der Einfluss der Bewegung des Dauermagneten auf die Polarität und Richtung des Induktionsstroms wird erklärt.

Der TSen-Ringversuch demonstriert die Wirkung von elektromagnetisch erzeugten Magnetfeldern.

Die Formel B = μ₀ * i * n / l erklärt die Magnetflussdichte in einer Spule.

Der Wechsel des Stroms durch die Spule erzeugt ein veränderliches Magnetfeld und Induktionsspannung.

Das Ring-Verschieben im TSen-Ringversuch wird durch das Wechselwirkung des erzeugten Magnetfelds mit dem des Elektromagneten beeinflusst.

Der Einfluss der Stromveränderung auf die Polarität der Induktionsspannung wird erläutert.

Ein Ring mit einer Öffnung im TSen-Ringversuch zeigt, dass ohne geschlossenen Stromkreis keine Abstoßung stattfindet.

Die Bedeutung der Energieerhaltung und die Unmöglichkeit des perpetuierenden Mobiles werden diskutiert.

Ein Abitur-Vorbereitungskurs wird für weitere Informationen zu diesem Thema empfohlen.