Magnetismus und magnetische Induktion

[MichiZH]

Hi

So endlich, mein letztes Physik Kapitel Allerdings auch eines, welches wir im Gymi nicht hatten.

Also soweit ich das mit der magnetischen Induktion verstehe, geht es darum, dass ein anfänglich nicht unter Spannung stehender Leiter eine Spannung "induziert", wenn man den Leiter so bewegt dass er die Magnetfeldlinien kreuzt richtig? Dadurch werden die Elektronen irgendwie verschoben und dadurch entsteht eine Spannung. Und auf diese Weise erzeugt man Gleichstrom- und Wechselstrom oder?

Aber damit diese Leiterschleife die man ja als Leiter benötigt jeweils am Drehen bleibt, muss man ja die Magnete ständig umpolen. Wie macht man das? Mit Strom? Wofür wäre dann dieser Stromgenerator gut, irgendwoher muss man ja die Energie zum Umpolen nehmen, denn man kann ja nie Energie erzeugen, nur wandeln.

Und was genau besagt die Lorenzkraft?

[Andras]

na dann schauen wir ob ich hier helfen kann

Die Spannung wird durch die Bewegung eines Leiters senkrecht zum Magnetfeld "induziert", d.h. es wird auf die einzelen Elektronen eine Kraft ausgeübt, die die Elektronen verschieben (ans Ende des Leiterstück, welches sich im Magnetfeld befindet) -> so wird die Spannung induziert, schiebt man das Ganze in die andere Richtung, wird wieder Spannung induziert aber mit anderem Vorzeichen...!

[MichiZH]

Hm also in Deiner Grafik werden dann immer diese Magnete, also die Induktionsspulen, umgepolt? Das Induzieren an sich verstehe ich eigentlich, was mir aber schleierhaft ist wie dieses Magnetfeld erzeugt und umgepolt wird ohne selber Strom zu gebrauchen..hoffe Du verstehst was ich nicht verstehe

[crazymazy]

das schaut dem elektromotor ziemlich ähnlich, oder?

Man braucht nur zum Anfang Energie, um den Rotor das erste Mal in Bewegung zu setzen und dann wird es automatisch schneller, da immer wieder umgepolt wird und somit der Rotor immer "angezogen" wird.
_________________
BU: FQ: am Interview gescheitert

[Philipp_Ki]

Also...
Elektromotor und Generator sind im Prinzip das selbe (siehe Grafik).

Beim elektromotor brauch man nicht nur am anfang energie, da jedes "umpolen" energie benötigt.

Beim Generator (wasserkraftwerk) gechieht das umpolen dadurch, dass sich der Magnet, der ja feste pole hat dreht. Also wenn zuerst der Pluspol an der Leiterschleife vorbeidreht kommt danach der Minuspol.
Dadurch ändert sich ständig die richtung der Magnetfeldlinien, die senkrecht zur Leiterschleife bewegt werden.

Im Prinzip schiebt der rotierende Magnet durch sein Magnetfeld die elektronen in der literschleife einfach hin und her

--> wechselstrom

Wie genau das funktioniert und auf welche art und weise man noch Induzieren kann (Feldstärkeänderung oder bewegung der leiterschleife, was im Prinzip IMMER das selbe ist) kann man hier nachlesen

http://de.wikipedia.org/wiki/Induktion_%28Elektromagnetismus%29
_________________
--== 360. NFF ==--

[ChristianNUE]

Also, ich hab ja von Physik nicht so die Ahnung und schon gar nicht von Magnetismus und insbsondere nicht von Induktion. Aber, soweit ich das verstanden habe, basieren ein Generator (zur Stromerzeugung) und ein ein Elektronmotor (um eben mithilfe eines Magnetfeldes elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln) zwar auf dem selben Prinzip, aber eben genau "umgekehrt".

Bei einem Generator, wird durch das ständige Bewegen eines Magnete in einer Spule ein Elektronenfluss (also elektrischer Strom) in der Spule erzeugt. Der Strom fließt in der Spule nämlich nur, wenn der Magnet darin bewegt wird. Wird ein Magnet in eine Spule "reingeschoben" fließen die Elektronen. Ist der Magnet ersteinmal eingeschoben, fließt kein Strom mehr. Zieht man den Magneten wieder aus der Spule heraus, fließt wieder Strom (jetzt eben in der anderen Richtung, deshalb erzeugt man ja auch Wechselstrom und keinen Gleichstrom). D.h. der Magnet muss in der Spule ständig bewegt werden um konstant einen Elektronenfluss zu generieren. Beim "reinschieben" und "rausziehen" des Magneten fließt der Strom stets in die Richtung die der Schiebe- bzw. Ziehrichtung ENTGEGEN gerichtet ist. Das nennt man das lenz'sche Gesetz, nach dem dt. Physiker Lenz. Um fortfährend Strom zu generieren muss der Magnet in der Spule also stets bewegt bzw. wie das das in einem Generator erfolgt: gedreht werden. Dazu wird natürlich Energie benötigt. Entweder durch Wasserkraft bei einen Wasserkraftwerk an einem Stausee, oder eben mithilfe von Benzin, wie bei einem Generator den man beim Obi kaufen kann, oder z.B. auch mit Wasserdampf, so wurde meines Wissens nach der erste Generator von Werner von Siemens gebaut. So weit ich weiß werden auch noch immer die meinsten Generator in einem Kraftwerk mit Wasserdampf angetrieben.

Bei einem Elektromotor läuft das genau andersrum. Hier bewirken die Magnete außerhalb des Ankers (das Pendant zum Rotor beim Generator), dass sich der Anker selbst infolge des Magnetismus' dreht. Die zwei Pole außerhalb des Ankers ziehen nämlich den anderen Pol des Ankers an. Logische Konsequenz dabei ist, dass der drehbar gelagerte Anker zum Stillstand kommt, wenn der entgegengesetzte Pol auf Höhe seines Pendants angekommen ist. Deshalb müssen die Pole des Ankers auch ständig umgepolt werden. Folge: Kaum ist der jeweils entgegengesetzte Pol des Ankers an seinem Gegenstück angekommen, werden die Pole des Ankers umgedreht, und vom NUN entgegengesetzten Pol angezogen. Der Magnet des Ankers ist ein Elektromagnet. Nur das durch einen Strom erzeugte Magnetfeld kann durch "umdrehen" der Stromrichtung "umgepolt" werden. Und nur so entsteht eine vollständige Drehbewegung des Elektromotors. Lediglich eine Startenergie o.ä. zu liefern und dann keine Strom mehr zuzuführen ist also nicht ausreichend! Wäre das möglich, dann müsste der Elektromotor ja auch nur mal anlaufen und würde dann ohne Strom auskommen. Das wäre mir neu
Arbeitet man jedoch nur mit Magneten (außerhalb des Ankers, die Dinger nennt man auch Statoren), ist der Elektromotor nicht besonders stark. Um das Magnetfeld zu verstärken und damit die Leistung des Elektromotors zu erhöhen, finden zumeist Elektromagnete Anwendung.

Um noch mal explizit auf die eingangs gestelle Frage von MichiZH abzustellen: Bei einem Generator muss man den Rotor ständig drehen, um Strom zu generieren. (Durch Wasserkraft, Dampf, Verbrennung etc.) Es wird natürlich nur mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Sonst funzt das nicht.
Und beim Elektromotor muss man ständig elektrische Energie zuführen, so dass der Elektromotor diese dann in mechanische Energie umwandeln kann.
Fazit: Ein Generator wandelt mechanische Energie in elektrische Energie. Ein Elektromotor elektrische Energie in mechanische Energie.

Und die Lorentzkraft (Stichwort Rechte-Hand-Regel) bezeichnet die Kraft die ein Magnetfeld auf einen ferromagnetischen Körper bewirkt. Wirklich nachvollziehen kann ich das nur beim klassischen U-Magnet-Modell. Angeblich wird die Lorentzkraft in Lautsprechern, Telefonhörern u.a. genutzt. Warum genau, und was genau die Lorenzkraft in einem Telefonhörer zu suchen hat und bewirkt weiß ich auch nicht. Ich denke (und hoffe) aber, das es für die BU ausreicht, wenn man das klassische U-Magnet-Modell verinnerlicht hat und weiß wie man mithilfe der Rechte-Hand-Regel ermitteln kann in welche Richtung die Lorentzkraft wirkt.
Kurze Erklärung hierzu: Schaut euch mal das Bild des U-Magneten bei Wikipedia an: http://de.wikipedia.org/wiki/Lorentzkraft

Erläuterung der Rechte-Hand-Regel:
Dazu muss man Daumen, Zeigefinger und Mittelfinger spreizen. (Als ob man eine Pistole mit Daumen und Zeigefinger darstellen wollte und dann noch den Mittelfinger abspreizen).
1. Der Daumen zeigt in die Richtung der technischen Stromrichtung, also von + nach - (nicht verwechseln mit der Richtung des Elektronenflusses!)
2. Der Zeigefinger zeigt immer vom Nordpol zum Südpol. Die Feldlinien zeigen nämlich per Definition auch immer vom Nord- zum Südpol. Ich merke mir das nach alphabetischer Reihenfolge: Feldlinienen gehen immer von N nach S!
3. Jetzt zeigt der Mittelfinger in die Richtung in die die Lorentzkraft wirkt. Die stromdurchflossene Schaukel wird also in diese Richtung abgelenkt.

Aber warum die Lorentzkraft nun wirkt weiß ich auch nicht. Ich benüge mich in Anbetracht meiner herannahenden BU auch damit, dass es so ist.

Ich hoffe das stimmt so einigermaßen und hilft dem ein oder anderen weiter. Ich hab ja echt auch absolut keine Ahnung von Physik.

Gruß
Christian[/img]

[murat2]

Sehr gute Erkärung. Danke.
(War genau passend für meine Physik-Schux nächsten Dienstag über Elektromagnetismus )

[Andras]

[MichiZH]

Ok jetzt ist klar, vielen dank.

Und @christian: Für jemanden, der (wie du sagst) nicht so Ahnung von Physik und Magnetismus hat, Hut ab! Hast Das vermutlich besser erklärt als so mancher Lehrer

[ChristianNUE]

Danke. Ich denke gerade wenn man selber keine Ahnung hat, kann man es einigermaßen verständlich erklären. Denn dann weiß man ja wo die Verständnisschwierigkeiten liegen. Außerdem bin ich ja nächsten Mo/Di dran, hab also nicht mehr viel Zeit zu lernen ... ich hoffe bloß es reicht ...