Physik II für Bauingenieure. Vorlesung 03 (08. Mai 2007)

Transkript

1 Physik II für Bauingenieure Vorlesung 03 (08. Mai 2007) Prof. D. Hägele

2 Vorlesung Stoff umfangreich, Zeit knapp. Probleme beim Verständnis der Vorlesung Übungen. Schulgrundlagen schlecht. Lernen aus Büchern ist notwendig.

3 Buchempfehlung: Ekbert Hering, Rolf Martin, Martin Stoher Physik für Ingenieure VDI Verlag/Springer In der Hauptbücherei vielfach vorhanden.

4 4.2 Elektrische Leitung - Strom Elektrischer Strom ist die Bewegung von Ladung Die technische Stromrichtung gibt an in welche Richtung sich positiv geladene Träger der Ladung bewegen würden. Tatsächlich fließen die Elektronen wegen ihrer negativen Ladung gegen die technische Stromrichtung.

5 ) Elektrischer Widerstand Versuch: Glühlampe Definition: Elektrischer Widerstand Einheit

6 Definition: Leitwert Einheit Definition: spezifischer Widerstand Einheit

7 Parallelschaltung Schaltungen aus Widerständen (die Kehrwerte addieren sich)

8 Reihenschaltung

9 4.2.1 Leistung und Arbeit im Stromkreis Ladung q läuft gegen das elektrische Feld (ohne zu beschleunigen). Wärme wird erzeugt. Mit I = U/R folgt P = U 2 /R P = I 2 R

10 4.3 Magnetfelder Versuch: Permanentmagnet mit Eisenpulver Kräfte zwischen den Polen Versuch: Spule mit Eisenpulver Permanentmagnet und Spule zeigen gleichartiges Feld. Elektrischer Strom erzeugt magnetisches Feld. Probenordpol folgt Feldlinien.

11 Feldstärke H von Spule und Leiter

12 Magnetische Induktion B

13 Permeabilitätszahl µ r B-Feld ist B = µ 0 (H + M) = µ 0 µ r H und setzt sich aus H-Feld und Magnetisierung M zusammen. B ist das fundamentalere Feld (B bestimmt die Kraft auf Elektronen).

14 Kraft auf bewegte Ladung im Magnetfeld Lorentzkraft Einheitencheck

15 Versuch: Fadenstrahlrohr Äußere Leiterspulen erzeugen Magnetfeld B in die Tafel. Kraft senkrecht zur Geschwindigkeit Der Elektronen => Kreisbahn

16 Erinnerung Kreuzprodukt

17 Kraft auf Leiter Versuch: Zwei Ströme I: Strom l: Länge des Leiters

18 Anwendung: Elektromotor aus Kraft auf Leiter führt zu Drehung. Nach halber Drehung wechselt die Stromrichtung (siehe Stromabnehmer). Die Drehung kann so weiter fortgesetzt Werden.

19 Der einfachste Motor Aus Physik in unserer Zeit 35 (2004),

20 Induktionsspannung bei bewegtem Leiter Ein bewegter Leiter im Magnetfeld erfährt eine Induktionsspannung an den Enden (vgl. Lorentzkraft). Magnetischer Fluss Φ = Α Β Veränderung von A verursacht Indunktionsspannung. U Ind = - d/dt Φ

21 Anwendung: Dynamo aus Drehung führt zu Induktionsspannung. Nach halber Drehung wechselt das Vorzeichen der Induktionsspannung. Es wird eine

22 Induktionsspannung bei sich änderndem Feld Ein zunehmendes Feld induziert eine Spannung U Ind. Das Vorzeichen der induzierten Spannung entspricht einem Strom in der Spule, der das Magnetfeld verkleinern könnte. Der magnetische Fluss Φ ist zum Rechnen eine geeignete Größe, da U Ind = - d/dt F gilt, egal ab sich B oder A ändert.

23 Selbstinduktion einer Spule Spannung erzeugt Strom, erzeugt Magnetfeld, erzeugt Gegenspannung.

24 Dynamik des Anschaltens mit Spule

25 Scheinvergabe 50 % Übungspunkte. Gruppenabgabe möglich. 1x Vorrechnen in den Übungen. Bewerteter 45 Minutentest am letzen Tag der Übungen. 1. Übungsgruppe findet Di statt in Raum NB 3/158 (Jürgen Gibkes) und NB 2/158 (Jan-Heye Buss) Physik I Scheine ab Mittwoch in NB 3/75