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==Aufgaben zur Fern- und Nahwirkungstheorie==
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==Aufgaben zum Induktionsgesetz==
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;1) Das Feld als Vermittler einer Wechselwirkung
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===Eine Spule taucht ein===
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:„Es ist undenkbar, dass leblose, rohe Materie auf andere […] Materie wirken sollte, ohne direkten Kontakt und ohne die Vermittlung von etwas anderem, das nicht materiell ist. Dass die Gravitation eine angeborene, inhärente und wesentliche (Eigenschaft) der Materie sein soll, so dass ein Körper auf einen anderen über eine Entfernung durch Vakuum hindurch und ohne die Vermittlung von etwas Sonstigem wirken soll, […], ist für mich eine so große Absurdität, dass ich glaube, kein Mensch, der eine in philosophischen Dingen geschulte Denkfähigkeit hat, kann sich dem jemals anschließen. Gravitation muss durch einen Vermittler erzeugt werden, welcher gleichmäßig nach bestimmten Gesetzen wirkt. Aber ob dieser Vermittler materiell oder immateriell ist, habe ich der Überlegung meiner Leser überlassen.“
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Eine Spule wird innerhalb von 2 Sekunden in ein homogenes Magnetfeld mit einer Feldstärke von 1000A/m senkrecht zu den Feldlinien eingetaucht. Die Spule hat einen quadratischen Querschnitt von 5cm Kantenlänge und 300 Windungen. Sie ist an ein Spannungsmessgerät angeschlossen.
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:[[Datei:Induktion_Aufgabe_Rähmchen_in_Feld_eintauchen.png|thumb|none]]
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:'''a)''' Berechnen Sie die gemessene Induktionsspannung.
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:'''b)''' Was kann man messen, wenn die Spule innerhalb des Feldes bewegt wird?
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:'''c)''' Kennzeichnen Sie die Polung der Induktionsspannung mit + und - in der Zeichnung.
  
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:(Brief von Isaac Newton an Richard Bentley von 1692/1693 - in: Herbert Westren Turnbull, The correspondence of Isaac Newton 1961, Vol. III, S. 253-254) <ref>„It is unconceivable that inanimate brute matter should (without the mediation of something else which is not material) operate upon and affect other matter without mutual contact; as it must if gravitation in the sense of Epicurus be essential and inherent in it. And this is one reason why I desired you would not ascribe innate gravity to me. That gravity should be innate inherent and essential to matter so that one body may act upon another at a distance through a vacuum without the mediation of any thing else by and through which their action or force may be conveyed from one to another is to me so great an absurdity that I believe no man who has in philosophical matters any competent faculty of thinking can ever fall into it. Gravity must be caused by an agent acting constantly according to certain laws, but whether this agent be material or immaterial is a question I have left to the consideration of my readers.“
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===Transformator===
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:'''a)''' Warum kann man einen Transformator nicht mit Gleichstrom, sondern nur mit Wechselstrom betreiben?
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:'''b)''' Erläutern Sie anhand der Zeichnung die Funktionsweise eines Trafos.
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:[[Datei:trafo_1.png|thumb|none]]
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:'''c)''' Wie könnte der Trafo eines Netzgerätes gebaut sein, der ein Handy mit 5,7V Spannung versorgt?
  
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zitiert nach Wikipedia: [http://de.wikipedia.org/wiki/Fernwirkung_%28Physik%29 Fernwirkung (Physik)]</ref>  
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===Ein schwingender Magnet===
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[[Datei:Versuchsaufbau_Lenzsche_Regel.jpg|thumb|50px]]
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Der Nordpol eines Stabmagneten schwingt innerhalb einer Spule auf und ab. Sobald man die Spule mit einem Kabel kurzschließt, wird der Magnet gebremst und bleibt schließlich stehen.
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:'''a)''' Erklären Sie diese Beobachtung.
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:'''b)''' Was würde passieren, wenn man den Versuch mit einer supraleitenden Spule durchführen würde?
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<br style="clear: both" />
  
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*Wie haben wir heute dieses Dilemma gelöst?
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===Ein fallender Magnet===
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*Welche weiteren Argumente sprechen gegen die Fernwirkungstheorie und für die Nahwirkungstheorie?
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[[Datei:Aufgabe_fallender_Magnet.png|thumb|50px]]
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Ein Magnet fällt durch ein Kupferrohr
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:'''a)''' Was kann man beobachten?
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:'''b)''' Wieso kann man für den Versuch kein Plastikrohr und auch kein Eisenrohr verwenden?
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:'''c)''' Wie verändert sich das Versuchsergebnis, wenn man ein Kupferrohr mit dickeren Wänden benutzt?
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:'''d)''' Wie könnte man es erreichen, dass der Magnet schwebt?
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<br style="clear: both" />
  
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===Wirbelstrombremse===
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;2) Formulierungen und Übersetzungen
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*Nennen Sie Beispiele, bei denen eine Wirbelstrombremse eingesetzt wird.
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Durch die verschiedenen Theorien hat man mindestens drei verschiedene Möglichkeiten den gleichen Sachverhalt auszudrücken:
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*Erläutern Sie das Funktionsprinzip mit einer Zeichnung.
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# als Fernwirkung
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:Erklären Sie dabei mit Hilfe des Induktionsgesetzes, wie die Ströme fließen.
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# als Nahwirkung: "[[Fern-_und_Nahwirkungstheorie#Probekörper_im_Feld|Probekörper]]"
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*Wie kann man die Bremswirkung mit der Energieerhaltung begründen?
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# als Nahwirkung: "[[Fern-_und_Nahwirkungstheorie#"aktives"_Feld_mit_Zug-_und_Druckspannungen|aktives Feld]]"
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* Ordne die Aussagen einer der Theorien zu:
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:a) Sonne und Erde ziehen sich an.
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:b) Die Kompassnadel richtet sich im Erdmagnetfeld aus.
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:c) Der geriebene Luftballon zieht die Papierschnipsel an.
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:d) Apfel und Erde werden zueinandergezogen.
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:e) Die positiv geladene Kugel und die negativ geladene Kugel ziehen sich an.
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:f) Das Magnetfeld zwischen Nord- und Südpol zieht die beiden Pole aufeinander zu.
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* Formuliere die obigen Aussagen in allen drei Theorien.
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==Feldenergie==
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Begründen Sie möglichst anschaulich, warum ein Feld Energie enthält, indem Sie Beispiele nennen, bei denen Energie ins Feld gesteckt oder herausgeholt wird.
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==Fußnoten==
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Version vom 9. Februar 2017, 17:29 Uhr

Aufgaben zum Induktionsgesetz

Eine Spule taucht ein

Eine Spule wird innerhalb von 2 Sekunden in ein homogenes Magnetfeld mit einer Feldstärke von 1000A/m senkrecht zu den Feldlinien eingetaucht. Die Spule hat einen quadratischen Querschnitt von 5cm Kantenlänge und 300 Windungen. Sie ist an ein Spannungsmessgerät angeschlossen.

Induktion Aufgabe Rähmchen in Feld eintauchen.png
a) Berechnen Sie die gemessene Induktionsspannung.
b) Was kann man messen, wenn die Spule innerhalb des Feldes bewegt wird?
c) Kennzeichnen Sie die Polung der Induktionsspannung mit + und - in der Zeichnung.

Transformator

a) Warum kann man einen Transformator nicht mit Gleichstrom, sondern nur mit Wechselstrom betreiben?
b) Erläutern Sie anhand der Zeichnung die Funktionsweise eines Trafos.
Trafo 1.png
c) Wie könnte der Trafo eines Netzgerätes gebaut sein, der ein Handy mit 5,7V Spannung versorgt?

Ein schwingender Magnet

Versuchsaufbau Lenzsche Regel.jpg

Der Nordpol eines Stabmagneten schwingt innerhalb einer Spule auf und ab. Sobald man die Spule mit einem Kabel kurzschließt, wird der Magnet gebremst und bleibt schließlich stehen.

a) Erklären Sie diese Beobachtung.
b) Was würde passieren, wenn man den Versuch mit einer supraleitenden Spule durchführen würde?


Ein fallender Magnet

Aufgabe fallender Magnet.png

Ein Magnet fällt durch ein Kupferrohr

a) Was kann man beobachten?
b) Wieso kann man für den Versuch kein Plastikrohr und auch kein Eisenrohr verwenden?
c) Wie verändert sich das Versuchsergebnis, wenn man ein Kupferrohr mit dickeren Wänden benutzt?
d) Wie könnte man es erreichen, dass der Magnet schwebt?


Wirbelstrombremse

  • Nennen Sie Beispiele, bei denen eine Wirbelstrombremse eingesetzt wird.
  • Erläutern Sie das Funktionsprinzip mit einer Zeichnung.
Erklären Sie dabei mit Hilfe des Induktionsgesetzes, wie die Ströme fließen.
  • Wie kann man die Bremswirkung mit der Energieerhaltung begründen?
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