Induktion 4

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Übungsaufgabe zur Induktion 4

Thema/Anforderungen

Thema: Induktion beim freien Fall einer Spule im Magnetfeld

Sekundarstufe: II

EPA-Sachgebiet: Bewegung eines Leiters im Magnetfeld

Kompetenzen: Berechnungen, Erstellen einer Graphik

Fachmethoden/AB I: Berechnungen

Fachmethoden/ABII: Erstellen einer Graphik


Aufgabe: Induktion beim freien Fall einer Spule im Magnetfeld


Eine quadratische Induktionsspule mit der Seitenlänge 6,0 cm hat 500 Windungen. Ferner liegt ein homogenes Magnetfeld mit der Flussdichte B = 2,1 mT vor. Die Feldlinien verlaufen horizontal, die Unterkante der Spule liegt ebenfalls horizontal aber senkrecht zu den Feldlinien.

a) Die Spule befindet sich teilweise im Magnetfeld. Sie wird mit der Geschwindigkeit v = 1,0 mm/s senkrecht nach oben gezogen. Berechnen Sie die Spannung, die an den Enden der Spule entsteht, bevor sie das Magnetfeld verlässt.


Die Unterkante der Induktionsspule befindet sich jetzt am oberen Rand des Magnetfeldes und beginnt zum Zeitpunkt t = 0 frei in das Feld zu fallen.

b) Zu welchem Zeitpunkt t taucht die Spule ganz in das Magnetfeld ein?

c) Das Magnetfeld hat eine vertikale Ausdehnung von 10 cm. Ab welchem Zeitpunkt beginnt die Spule, das Magnetfeld zu verlassen? Wann hat sie das Feld komplett verlassen?

d) Zeichnen Sie das Zeit-Induktionsspannungs-Diagramm für den gesamten Vorgang des freien Falls.


Die Induktionsspule wird wieder in die Ausgangangsposition von a) gebracht und ihre Anschlüsse werden kurzgeschlossen. Der Widerstand der Spule beträgt 1Ω. Die Spule wird wieder mit der Geschwindigkeit v = 1,0 mm/s nach oben gezogen.

e) Zusätzlich zur Gewichtskraft der Spule tritt jetzt eine weiter Kraft auf. Begründen Sie die Existenz dieser Kraft und berechnen Sie deren Größe.



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