Leiterschaukel

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Der Leiterschwung ist ein physisches Versuch im Feld der elektro-magnetischen Dämpfung. Veranschaulichung eines Leiterschwingungsversuchs, der die Lorentz-Kraft auf einen stromführenden Stromleiter zeigt. Ein Leiterschwingen ist aus einem Hufeisenmagnet aufgebaut, zwischen dessen Pfosten ein nicht magnetisierbarer, aber leitender Draht angebracht ist, der mit einer elektrischen Schaltung verbunden ist. Bei geschlossenem Kreislauf, der oft durch die Beleuchtung einer Leuchte oder eines Amperemeters signalisiert wird, bewegt sich die Stange in eine bestimmte Bewegungsrichtung.

Die Dreifingerregel legt diese Ausrichtung fest, denn die Bewegungsursache ist die Lorenzkraft. Wird die Stange von Hand im magnetischen Feld verschoben, werden sich aufgrund der Lorenzkraft in der Stange Elektronenkräfte ausbreiten. Das Aufladen wird beendet, wenn sich die Ladungsablösung der Ladungsablösung von Lorentz im Gleichgewichtszustand mit der Elektrokraft befindet, d.h. wenn FL=Fel{\displaystyle F_{L}=F_{el}}}, mit anderen Worten e?v?B=e?Ul{\displaystyle \cdot v\cdot B=e\cdot {\frac {U}{l}}}}.

Daraus resultiert das Gesetz der Induktion für den beweglichen Stromschienen.

Einleitung in die Leiterschwingung

Mit dem Leiterschwingen haben wir uns bereits einen Anschlag angesehen. Hier haben wir eine externe Stromzufuhr an eine Leiterschwingung angelegt, die sich im magnetischen Feld eines Pfeilschuhmagneten befindet. Durch diese Stromspannung strömte ein Fluss durch den Leiterschwung, der sich dann durch die LORENTZ-Kraft auf die beweglichen Elekronen im Stromleiter in Gang setzte: das elektromotorische Prinzip: Umsetzung von elektrischer in mechanischer Zeitenergie.

Mit einer sehr ähnlich gelagerten Struktur wollen wir nun prüfen, ob diese auch in Form von mechanischer Leistung in elektr. umgewandelt werden kann. Der Leiterschwung ist wieder im magnetischen Feld eines hufeisenförmigen Magneten. Am Ende der Leiterschwingung ist jedoch keine Stromquelle sondern ein hochempfindliches Voltmeter verbunden. Nun verschieben wir die Leiterschwingung im magnetischen Feld hin und her und betrachten das Voltmeter.

Wenn Sie die Leiterschwingung im magnetischen Feld des Horsehoe-Magneten hin und her bewegen, können Sie eine Auslenkung des Voltmeters erkennen. Wie stark die Ablenkung ist, hängt davon ab, wie rasch Sie die Leiterschwingung bewegen, die Ablenkungsrichtung davon ab, in welche Richtungen Sie die Leiterschwingung bewegen. Allerdings ist es aufgrund der Massenträgheit des Pointerinstruments nicht möglich, in diesem Versuch exakt zu erkennen, in welcher Bewegungsphase die Stromspannung ihren höchsten Stellenwert hat.

Mit der Kraft von LORENTZ kann die beim Bewegen des Kabels im magnetischen Feld entstehende elektrische Energie verstanden werden: Bewegte Ladungsübertrager (z.B. Elektronen) werden ebenfalls im Stromleiter bewegt. Bei der UVW-Regel der rechten Seite führt eine Verschiebung nach rechts zu einer LORENTZ-Kraft auf die Elekronen, die von der Darstellungsebene aus geleitet wird.

Beim Bewegen in die entgegengesetzte Richtung wird die Polung der Stange umgeschaltet. Überprüfen Sie die Polung der resultierenden Versorgungsspannung mit der Dreifingerregel für das gegebene magnetische Feld und die Laufrichtung. In den vorstehenden Diagrammen tritt eine Ansteuerspannung auf, wenn ein Stromleiter in einem magnetischen Feld entsprechend mitgerissen wird. Andererseits gibt es auch eine Ansteuerspannung, wenn ein Haftmagnet in angemessener Art und Weise gegenüber einem Stromleiter (z.B. Spule) verschoben wird.