Faradaysches Gesetz - Wann wissen wir, ob es sich um ein bewegtes EMF oder ein induziertes elektrisches Feld handelt?

Soweit ich weiß, besagt das Faradaysche Gesetz, dass bei einer Änderung des Magnetflusses eine EMF induziert wird.

Dies kann mit Bewegungs-EMK erklärt werden, wenn sich der Magnet im Referenzrahmen des Magneten auf die Leiterschleife zu bewegt, bewegt sich die Leiterschleife tatsächlich darauf zu. Daher kann eine Bewegungs-EMK angewendet werden, wo die magnetische Kraft bewirkt, dass sich die Ladungen bewegen, daher wird EMF induziert.

Es gibt jedoch auch die Erklärung, dass sich ändernde Magnetfelder gemäß den Maxwell-Gleichungen nicht-konservativ gekrümmte elektrische Felder induzieren. Wenn also eine leitende Schleife vorhanden ist, bewirkt dieses induzierte elektrische Feld, dass sich die Ladungen bewegen, daher wird EMF induziert.

Meine Frage ist, wie können wir diese 2 völlig unterschiedlichen Szenarien voneinander unterscheiden? Oder sind es die gleichen Szenarien?

Antworten (1)

Sie sind im Wesentlichen unterschiedliche Szenarien mit derselben Erklärung. Nach dem Gesetz von Lenz fließt der in einem Stromkreis erzeugte induzierte Strom immer in eine solche Richtung, dass er der Änderung oder Ursache entgegenwirkt, die ihn erzeugt hat. Die hier angesprochene Änderung ist eine Änderung des Magnetflusses.

Wenn wir nun den Bewegungs-EMF-Fall betrachten, verursacht der Magnet, der sich in Richtung der Schleife bewegt, eine Erhöhung des Magnetflusses, der durch die Schleife fließt. So wird natürlich ein Strom induziert, der dieser Änderung entgegenwirkt (ähnlich wie Trägheit). Nun ist es wichtig zu beachten, dass auch in diesem Fall induzierte elektrische Felder erzeugt werden. Dies kann durch die Tatsache erklärt werden, dass induzierter Strom durch nichts anderes als induzierte elektrische Felder erzeugt wird, und daher, wann immer es einen induzierten Strom gibt, wissen Sie, dass an jedem Punkt ein induziertes elektrisches Feld in der gleichen Richtung wie der Strom existiert.

Da also beide elektrische Felder induziert haben, ist es im Grunde die gleiche Erklärung.

Ist der induzierte Strom in der Bewegungs-EMK also auf induzierte elektrische Felder oder die magnetische Kraft auf die Ladungen zurückzuführen?
Der Begriff „Magnetkraft“ ist nur eine allgemeine Bezeichnung für eine Kraft, die durch ein Magnetfeld erzeugt wird. Suchen Sie nach 'Lorentz Force Derivation' und Sie werden den Ausdruck finden e = v C R Ö S S B D Ö T l entstanden. Spoiler: Es wird durch ein induziertes elektrisches Feld im Leiter verursacht.
Oh mein Gott, vielen Dank für die Klärung meiner Zweifel!
Hallo, ich kann keinen Beweis dafür finden, wie das e = bvl irgendetwas mit dem induzierten elektrischen Feld zu tun hat. Könntest du mich auf deine Quelle verweisen?
Oh, Moment mal. Ich meinte, dass die Bewegungs-EMK durch induzierte elektrische Felder verursacht wurde, was mit der Lorentz-Kraft erklärt werden kann. Ykw, ich erkläre es dir einfach.
Stellen Sie sich einen vertikalen leitenden Stab vor, der sich von der linken Seite des Bildschirms nach rechts bewegt. Es gebe ein Magnetfeld, das in die Ebene des Bildschirms gerichtet ist. Da nun ein leitender Stab viele freie Elektronen hat und sie sich in Gegenwart eines Magnetfelds bewegen, erfahren sie die Lorentz-Kraft. Nach Flemings Linke-Hand-Regel bewirkt diese Kraft, dass sich Elektronen im Leiter selbst nach oben bewegen. Daher ist am oberen Ende des Stabes eine negative Ladung und am unteren Ende eine positive Ladung vorhanden.
Dieses induzierte elektrische Feld bewirkt, dass eine Potentialdifferenz zwischen dem oberen und dem unteren Teil des Stabs entsteht, da E . l = v . Daher wird eine EMF induziert.
Uhmm, ich glaube, Sie verwechseln dieses elektrostatische Feld mit einem induzierten elektrischen Feld. Dieses Feld, das Sie gerade beschrieben haben, ist eigentlich ein konservatives Feld, das ein elektrostatisches Feld ist. Das Feld, auf das ich mich beziehe und das nur für Maxwells Gleichungen gilt, ist das nicht-konservative induzierte elektrische Feld, das sich kräuselt.
Oh. Ja. Ich habe irgendwie vergessen, was die ursprüngliche Frage überhaupt war, lol. Es gibt noch eine andere Erklärung für Bewegungs-EMF: durch die Faradayschen Gesetze. Stellen Sie sich vor, dass diese bewegliche Stange an zwei Drähten befestigt ist und somit eine Schleife bildet (stellen Sie sich eine quadratische Schleife vor; die beiden Drähte sind an den Enden mit der Stange verbunden). Wenn sich nun dieser Stab bewegt, nimmt die Fläche in der Schleife zu, daher nimmt der Fluss zu, da der Stab in einem gleichmäßigen Magnetfeld angeordnet ist. daher wird gemäß dem Lenz'schen Gesetz eine induzierte elektrische Spannung erzeugt.
Sie fragen sich vielleicht, wie diese Schleife unbegrenzt erweiterbar ist. Denken Sie nur, dass es einen wirklich langen Draht gibt, der zu einem Rechteck gebogen ist, mit einer fehlenden Seite, und der Stab ist diese fehlende Seite, nur dass er nicht an den Enden des Drahtes verbunden ist.
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