Magnetische und Elektrische Felder Flashcards
Was besagt das elektromotorische und das Generatorprinzip?
- Auf einen Stromdurchflossenen Leiter wird im Magnetfeld eine Kraft
- Bewegt sich ein elektrischer Leiter im Magnetfeld wird Spannung induziert
Leite die Formel für die Lorentzkraft her.
F ~ L
F ~ I F ~ I * L
F = B * I * L * sin [Alpha]
[Alpha] …Winkel zwischen Magnetfeld und stromdurchflossener Leiter
F = I * L * B F = B * Q / t * L L/t = s/t = v
FL = B * Q * v * sin [Alpha]
Formeln für die magnetische Flussdichte
B = [mü]0 * [mü]r * I / 2 * [Pi] * r
B = [mü]0 * [mü]r * N * I / L
Leite die zwei Formen der Induktionsgleichung her. Welche ist welche?
Ui = - N * [Delta][Phi] / [Delta]t
[Phi] … magnetischer Fluss
[Phi] = B * A = B * A * cos f
-> gilt nur wenn senkrecht zum Magnetfeld
Generator: Ui = - N * B * [Delta]A / [Delta]t
Transformator: Ui = - N * A * [Delta]B / [Delta] t
Leite die Formel für die Rotation einer Spule im Magnetfeld her.
cos [Phi] = Aw / A
Aw = A * cos [Phi]
w = 2 * [Pi] / T = 2 * [Pi] * [Phi]
[Delta]f = w * [Delta]t
Ui = - N * B * [Delta]Aw / [Delta]t
= - N * B * [Delta]A * cos [Phi] / [Delta]t
= - N * B * [Delta]A * cos [w*t] / [Delta]t
=> Ui = N * B * A * w * sin (w * t)
Welche zwei Arten von Wechselstromgenerator gibt es? Erläutere sie.
Innenpolmaschine - Magnet wird zw. Stratorspulen gedreht -> in Stratorspulen wird Wechselspannung induziert
keine Kohlebürsten, Magnet innen
Außenpolmaschine - Magnet außen, Kohlebürsten Abnutzung
Gleichung für Umax
Umax = N * B * A * w Ui = Umax * sin (w * t)
BOGENMAß!
Gleichungen für Imax und umax.
Imax = Ieff * [Wurzel aus (2)] Umax = ueff * [Wurzel aus (2)]
ueff … gemessene Werte
Nenne die drei Verhältnisgleichungen für den ideal belasteten Trafo.
U1/U2 = N1/N2 U2/U1 = I2/I1 N1/N2 = I2/I1
Gebe die Gleichungen für die Leistung und Leistungsverlust an.
Pv = U * I R = U / I Pv = I^2 * R
Was ist Selbstinduktion? Leite die Formel her.
… in der felderzeugenden Spule wird selbst eine Spannung induziert -> Verzögerung beim Einschaltvorgang, Addition beim Ausschaltvorgang, ist seiner Ursache entgegengesetzt
Herleitung:
Ui = - N * [Delta][Phi] / [Delta]t
Ui = - N * A * [Delta]B / [Delta]t
B = [mü]0 * [mü]r * N * i / l
Ui = - N * A * [mü]0 * [mü]r * N * i / l * [Delta]t
L…Induktivität = [mü]0 * [mü]r * N^2 * A / l
Ui = - L * [Delta]i / [Delta]t
Gleichung für Q im elektrischen Feld
Q = [Wurzel aus (4*[Pi] * e0 * en * Fc * r^2)]
Gleichung für die elektrische Feldstärke und die im Plattenkondensator.
E = F / Q E = U / d
Gleichung für die Kapazität eines Kondensators.
C = e0 * er * A / d
Berechnungen für die Parallelschaltung eines Kondensators
Cges = C1 + C2 U = U1 = U2 C = Q / U => Q = C * U
Berechnungen für die Reihenschaltung eines Kondensators
1/Cges = 1/C1 + 1/C2 (an Reziproke denken) U = U1 + U2 Q = Q1 = Q2
Auflade Gleichungen für Kondensator.
Bedenke das Diagramm!
Uc = U * (1 - e * (t/ R * C)) I = I0 * e - (t/R * C)
Entlade Gleichungen für Kondensator.
Bedenke das Diagramm!
Uc = U * e - (t/ R * C) I = - I0 * e - (t/R * C)
Gleichung für C, R und t bei Auf- und Entladeprozess
C = t / R * ln ( I / I0) t = - R * C * ln ( I / I0) R = U / I
Widerstände im Wechselstromkreis. Gleichung für die Widerstände und den Scheinwiderstand.
xl = w * L xc = 1/w*C
Z = [Wurzel aus (R^2 + (xL - xC)^2)]
Leite die Formel her, für die Induktivität ohne Kern.
Z = [Wurzel aus (R^2 + (xL - xC)^2)]
= [Wurzel aus (R^2 + xL ^2)]
= [Wurzel aus (R^2 + (w * L)^2)]
Z^2 = R^2 + w^2 * L^2
L^2 = Z^2 - R^2 / w^2
ohne Kern:
L = [Wurzel aus (Z^2 - R^2 / w^2)]
L = [Wurzel aus (Z^2 - R^2 / (2[Pi]f)^2)]
Lok = [Wurzel aus ( (U/I)^2 - R^2 / (2[Pi]f)^2)]
Lu = Lok * [mü]r
Herleitung von Q/m beim Massespektrografen.
FL = FE
Q * v * B = M * v^2 / r
v = E / B1
Q/m = E / B1 * B2 * r
m ~ r
Herleitung von Fadenstrahlröhre spezifische Ladung e/m.
Fz = FL
m * v^2 / r = e * v * B
m * v / r = e * B
v = [Wurzel aus (2 * UB * e/m)]
m * [Wurzel aus (2 * UB * e/m)] / r = e * B
m^2 * 2 * e/m * UB / r^2 = e^2 * B^2 | :e
=> e/m = 2 * UB / r^2 * B^2
Funktionsweise und Aufbau eines Zyklotrons.
Bauteile: mächtiger Elektromagnet, kreisförmige flache Vakuumkammer, zwei halbkreisförmige hohle Blechkörper (elektroden), hochfrequenter Wechselstromgenerator, Ionenquelle
-> positives Teilchen eingeschossen -> wird von Platten angezogen -> Innere des Hohlkörpers feldfrei -> keine Beschleunigung mehr, nur Trägheit durch Kraft + kreisbahn durch senkrechtes Magnetfeld -> nach Halbkreis wird Polung der Elektroden geändert -> Teilchen wird wieder beschleunigt -> dritte Beschleunigung nach zweitem Halbkreis -> Bahnradius wird mit Geschwindigkeit immer größer -> Polwechselfrequenz bleibt konstant -> Spiralbahn von Teilchen
Leite die Geschwindigkeitsformel für ein Teilchen im Zyklotron her.
FL = FZ
Q * v * B = m * v^2 / r
v = r * Q * B / m
Leite die Zyklotronfrequenz her.
FL = FZ Q * v * B = m * v^2 / r Q * B = m * v / r v = 2 * [Pi] * r / T T = m * 2 * [Pi] / Q * B
f = 1/T
f = Q * B / 2 * [Pi] * m
Radius für Kreisbahn im Zyklotron und Fadenstrahlröhre und Massenspektrograf.
r = m * v / e * B
