Blackbox/veränderbare Spannung < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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Hallo,
ich bins noch mal mit einer weiteren Frage.
Man hat eine Blackbox, an der zwei Schienen angeschlossen sind, die mit der Horizontalen den Winkel [mm] $\alpha$ [/mm] einschließen. Der Stromkreis wird über einen Metallstab auf den Schienen geschlossen. Dieser rutscht daher auf der schiefen Ebene. Außerdem ist ein vertikales Magnetfeld anwesend.
Man soll bestimmen, was in der Blackbox ist, wenn die Beschleunigung konstant sein muss.
Meine Überlegung war. In der Blackbox muss offensichtlich irgendwas sein, was Spannung liefert:
Die einzige Kraft, die nicht notwendig von der Zeit unabhängig ist. ist die Lorentzkraft auf den Stab.
Der magnetische Fluss ist
[mm] $\phi= [/mm] B [mm] \cdot A_w [/mm] = B [mm] \cdot \frac{a}{2} t^2 \cdot [/mm] d [mm] \cdot \cos \alpha$. [/mm]
Die Induktionsspannung also:
[mm] $U_{ind}= [/mm] - [mm] \frac{d\phi}{dt}= [/mm] -atBd [mm] \cos \alpha$
[/mm]
Wir nehmen nun eine Quellspannung [mm] U_0 [/mm] an:
Dann ist die resultierende Spannung also [mm] $U_0- [/mm] atB d [mm] \cos \alpha$
[/mm]
Der Strom ergibt sich aus [mm] $I=\frac{U}{R}=\frac {U_0-atBd \cos \alpha}{2 \rho x}$
[/mm]
Die wirkende Lorentzkraft ist dann:
[mm] $F_L= [/mm] I [mm] \cdot [/mm] d [mm] \cdot [/mm] B cos [mm] \alpha$
[/mm]
Insgesamt ergibt sich ein zeitabhängiger Term. Da es die einzige Kraft ist, die zeitabhängig ist, muss sie also verschwinden:
Man(n) muss also [mm] $U_0-atBd \cos \alpha=0$ [/mm] wählen, also
[mm] $U_0=atBd [/mm] cos [mm] \alpha$
[/mm]
Soviel also zu meiner Lösung. Sie kommt mir allerdings falsch vor. Außerdem weiß ich nicht, wie man das in einer Spannungsquelle realisieren kann? Des Weiteren war eine Strom-Spannungs-Charakteristik gefragt. Ich weiß nicht genau wie das ist, aber ich denke man will wohl wissen, ob sie wie ein ohmscher Widerstand(Gerade im I-U Graphen) oder sonstiges wirkt?
Mit freundlichem Gruß,
David Stein
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 16:09 Sa 22.12.2012 | | Autor: | leduart |
Hallo
die runtergleitende Stange erzeugt doch selbst eine Spannung, überlege,was passiert, wenn in der box einfach ein geeigneter Widerstand ist.
Gruss leduart
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Mh man könnte einfach einen sehr großen Widerstand in die Blackbox tun.? Dann würde ja kein/ bzw. kaum Strom fließen. Aber so einfach kann's doch nicht sein, oder wolltest du auf was anderes hinaus?
Mit freundlichem Gruß,
David Stein
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