Energieeinsparung: Wie wird Wärme in einer Schleife mit einem zeitveränderlichen Magnetfeld erzeugt?

Stellen Sie sich eine kreisförmige Schleife vor, die in einem sich zeitlich ändernden Magnetfeld gehalten wird. Wir wissen über das Faraday-Gesetz, dass EMF über die Schleife induziert wird und daher ein Strom in der Schleife erscheint. Lassen Sie im Draht einen gewissen Widerstand geben. Dann tritt Wärme im Stromkreis auf.

Wie entsteht Wärmeenergie im Kreislauf?

Ich weiß, dass ein elektrisches Feld durch ein sich änderndes Magnetfeld erzeugt wird, und ich vermute, dass dieses erzeugte elektrische Feld Energie enthält, die schließlich als Wärme erscheint. Aber ich bin mir da unsicher.

Dies liegt daran, dass ich weiß, dass dem induzierten elektrischen Feld kein Potential zugeordnet ist. Welche Energieform ist also in diesem Feld gespeichert, wenn überhaupt?

Bitte geben Sie eine Erklärung ab zu:

Woher kommt Wärme in den Kreislauf?

Beginnen Sie die Energiebetrachtungen möglichst direkt an der Quelle, die das schwankende Magnetfeld erzeugt.

This is because I know the induced electric field does not have a potential associated with it.Es ist eine Lernbarriere, wenn man etwas weiß , das nicht wahr ist. Es gibt ein Potential, das mit einem sich ändernden Magnetfeld verbunden ist, es ist nur so, dass es ein ziemlich ungewöhnliches mehrwertiges Potential ist, das jedes Mal zunimmt, wenn Sie eine Schleife um das sich ändernde Feld herum durchlaufen.
@Neil_UK Ist es so etwas - jedes Mal, wenn ich um die Schleife gehe, wird das Potenzial regeneriert? Wenn ich keine Schleife platziere, bleibt das Potential konstant (vorausgesetzt, das Magnetfeld variiert linear)?
Das Potential wird nicht regeneriert , das Potential erhöht sich kontinuierlich, während Sie sich um die Schleife bewegen. Leider ist die beste Art, das Potenzial zu beschreiben, die Energieänderung, wenn Sie die Ladung bewegen, und genau damit haben Sie Probleme. Stellen Sie sich einen Transformator vor, eine Sekundärwicklung mit 10 Windungen erzeugt das 10-fache der Gesamtspannung einer Sekundärwicklung mit 1 Windung. Wenn Sie keine Schleife platzieren ? Die Schleife ist topologisch da, es spielt keine Rolle, ob Sie dort einen Leiter physisch platzieren oder nicht, siehe Betatron
@Neil_UK Falls es nicht zu viel Mühe macht, macht es Ihnen etwas aus, eine richtige Antwort zu schreiben, da Sie meine Frage bei weitem am besten interpretiert haben,
Wie und warum sind eigentlich keine Fragen, die die Physik beantworten kann. Wenn wir etwas beobachten, wie z. B. ein Draht, der um ein sich änderndes Magnetfeld geschlungen wird, wird heiß, dann entwickeln wir Modelle, um vorherzusagen, was passieren wird. Die Modelle müssen mit der Beobachtung konsistent sein. Potential ist eine „Buchhaltungssache“, die uns dabei hilft, zu berücksichtigen, wie sich die Energie einer Testladung ändert, wenn wir sie um die Schleife nehmen, nicht mehr. Da die Energie mit jeder Runde um die Schleife ansteigt, muss das Potential oder Pseudopotential, wie es manchmal genannt wird, mehrwertig sein. Wie kommt Energie vom Feld zum Draht? QED kann?

Antworten (2)

Die Wärme kommt vom Strom, der durch den Draht fließt, da uns gesagt wird, dass der Draht einen Widerstand hat. Es ist also wie bei Ihrem üblichen Gleichstromkreis, bei dem Wärme in einem Widerstand abgeführt wird, der durch Kollisionen von Ladungsträgern mit den Molekülen des Widerstands verursacht wird.

Die Energie kommt von dem, was das variierende Magnetfeld verursacht. Dies verursacht eine induzierte EMF, die Strom induziert, und dann geht wie oben beschrieben Energie als Wärme verloren.

Sir, meine Frage war ungefähr so: Welche Energieform wird schließlich in Wärme umgewandelt, weil das induzierte elektrische Feld kein damit verbundenes Potential hat?
@ TomyStark Aber es tut es. Das ist, was eine induzierte EMF ist.
@ Tony Stark, es ist die Energie, die mit der Quelle oder der Ursache des sich ändernden Magnetfelds zusammenhängt.
Sir, wenn es Ihnen nichts ausmacht, können Sie eine Schritt-Schritt-Erklärung geben, die kommentiert, wie Energie tatsächlich von der Quelle zur Wärme "reicht", sagen wir über ein Magnetfeld, dann über ein elektrisches Feld und dann über Wärme?
@TonyStark Ich dachte, ich hätte das am Ende meiner Antwort getan. Um mehr Details zu geben, müssten Sie zuerst mehr Details angeben, z. B. woher das Magnetfeld kommt usw.
@BioPhysicist "woher das Magnetfeld kommt", Sir, so wie es auf Einführungsebene gelehrt wird, habe ich keine Ahnung davon, weil uns nie gesagt wird, woher es kommt. Ich hatte gehofft, dass Sie mit Ihrem Fachwissen einen allgemeinen oder gewöhnlichen Fall aufgreifen und erklären können.
@TonyStark Ich denke, das ist eine Frage für einen anderen Beitrag, wenn Sie wissen möchten, woher Magnetfelder kommen. Hier fragen Sie, woher die Wärme kommt, was ich beantwortet habe.

Okay, beginnen wir mit dem sich ändernden Magnetfeld. Wir wissen, dass im Bereich des zeitveränderlichen Magnetfelds ein elektrisches Feld induziert wird und (sie haben etwas Energie von der Quelle freigesetzt und es hängt von dem Prozess ab, der an der Änderung beteiligt ist) und wenn eine Spule in diesem Bereich platziert wird, dann die Elektronen erfahren eine Nettokraft , wie in der Abbildung gezeigt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Da die Kraft tangential wirkt, wirkt das induzierte elektrische Feld auf diese Ladungen und somit wird die Energie des elektrischen Feldes auf diese Elektronen übertragen. Da zwischen den Atomen der Spule und den sich bewegenden Elektronen (dh dem Widerstand der Spule) eine Anziehungskraft besteht, wird Energie von den Elektronen in Form von Wärme freigesetzt.

@Tony Stark war meine Antwort hilfreich? Oder haben Sie Zweifel an meiner Antwort ??
Deine Antwort ist ziemlich gut. Aber das Problem ist, dass ich es genau so verstehe. Es hat nicht die Variationen, nach denen ich gesucht habe. Aber ich bin mir sicher, dass es für andere hilfreich wäre.
@ Tony Stark, warum denkst du, dass etwas anderes passieren muss?
Siehe den Kommentar von @Neil_UK . Ich habe nach dieser Aussage gesucht, die klar formuliert ist.
Energieeinsparung: Wie wird Wärme in einer Schleife mit einem zeitveränderlichen Magnetfeld erzeugt?
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