Übung zur Induktion 3

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Übung zur Induktion 3 - Induktion in einem koaxialen Spulenpaar

In der folgenden Übung sollen die Schüler mit Hilfe des TI-Nspire CAS eine geeignete Kalkulationstabelle für das vorgegebene Problem (Induktion in einem koaxialen Spulenpaar) erstellen, die dazu notwendigen Berechnungen durchführen und den geforderten Zusammenhang graphisch darstellen. Diese Übung ähnelt herkömmlichen Übungen zur Induktion, wie sie auch ohne CAS bzw. GTR durchgeführt werden können, das würde dann aber einen höheren Zeitaufwand benötigen.

Thema/Anforderungen

Thema: Induktion in einem koaxialen Spulenpaar

Sekundarstufe: II

EPA-Sachgebiet: Felder

Kompetenzen: Erstellen einer Kalkulation, Durchführen von Berechnungen, Erstellen einer Graphik


Fachmethoden/AB I:

  • Durchführung einer Berechnung

Fachmethoden/AB II:

  • Graphischen Veranschaulichung physikalischer Abhängigkeiten
  • Auswählen und Verknüpfen von Daten, Fakten und Methoden in einem abgegrenzten Bereich

Aufgabe

Im Innern einer Feldspule mit 16000 Windungen und einer Länge von 48cm befindet sich koaxial angeordnet eine Induktionsspule derselben Länge, mit 2000 Windungen und einer Fläche von 28cm^2 (siehe Skizze). Die Stromstärke durch die Feldspule wird zunächst innerhalb von fünf Sekunden gleichmäßig von Null auf 100mA erhöht, bleibt dann weitere fünf Sekunden auf diesem Wert und fällt danach innerhalb von zehn Sekunden gleichmäßig auf 0mA ab. Skizzieren Sie mit Hilfe des TI-NSpire™ den zeitlichen Verlauf:

a) der Stromstärke I durch die Feldspule,

b) des magnetischen Flusses Φ durch die Induktionsspule und

c) der Induktionsspannung U_{Ind} an der Induktionsspule!

Erstellen Sie dazu eine Datei, berechnen Sie die dazu notwendigen Werte und stellen Sie die geforderten Grafiken dar!

ÜbInd02Skizze01.jpg

Lösungen

Datentabellen

ÜbInd02Daten01.jpg ÜbInd02Daten02.jpg

ÜbInd02Daten03.jpg ÜbInd02Daten04.jpg

Graphiken

ÜbInd02Graphik01.jpg ÜbInd02Graphik02.jpg

ÜbInd02Graphik03.jpg