Spannung über Stab in zeitlich veränderlichem Magnetfeld

Wenn ein dünner Leiter von einiger Länge l und Durchmesser D l wird in ein Magnetfeld gebracht B , und das Feld wird geändert durch D B D T , was (falls vorhanden) ist die Spannung v über die Enden des Leiters induziert?

In meinem interessierenden Fall ist der dünne Leiter ein im Raum fixierter Draht, der von einem benachbarten Strom gestört wird, wo die D B D T wurde ausgelöst durch ICH   Sünde ( ω T ) in einem Quelldraht.

Ich interessiere mich besonders für die Berechnung eines konkreten Falls (gegeben ICH 0 , ω , Und R der Abstand zwischen den beiden Drähten) sowie die grundlegenden Verbindungen zu den Maxwellschen Gesetzen, wahrscheinlich der Maxwell-Faraday-Gleichung.

Ich bin mit dem Lenz-Gesetz vertraut , aber in meinem interessierenden Fall gibt es keinen Rückweg oder "Masseebene", und daher hat das Opferkabel keine Stromschleife oder EMF-Schleife. Ich kann kein Curl-Integral bilden, und es wird kein Bereich bestimmt und somit kein zeitveränderlicher Fluss. Trotzdem würde ich erwarten, dass der obige "Drahtstab" -Fall die Maxwellsche Grundlage oder zumindest ein Schritt in Richtung des Lenz-Falls "Loop-around-Flux" ist. (Oder vielleicht bin ich hier schrecklich auf dem falschen Fuß.)

Am nächsten komme ich diesem Problem durch die Lorentz-Kraft , da es auch um einen Stab geht, und es geht um eine EMF auf eine Ladung, die sich in einem Magnetfeld bewegt. Im Gegensatz dazu dreht sich meine Frage um ein zeitlich veränderliches Magnetfeld ohne Bewegung.

Um es klar zu sagen, der Stab ist im Raum fixiert, und ich interessiere mich für die Spannungsberechnung, nicht für die Bewegung oder die Kräfte.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

(Bild von https://www.aplusphysics.com/courses/regents/electricity/images/InductionProblem.png )

Antworten (1)

Wenn ein dünner Leiter mit einer gewissen Länge l und einem Durchmesser d<<l in ein Magnetfeld B gebracht wird und das Feld um dB/dt geändert wird, welche Spannung V wird (wenn überhaupt) an den Enden des Leiters induziert?

Wenn B ist variabel, ein variabel E -Feld (nennen Sie es extern) erscheint auch entlang der Leitung. Ich denke daher, wenn Ihre induzierte Spannung ein elektrisches Feld innerhalb des Drahtes erzeugt (nennen Sie es intern), das in Richtung der externen Variation ist E -Feld, entlang dessen der Draht oder Stab beschleunigt wird E -Felder, und währenddessen dreht es sich um seinen Massenmittelpunkt, weil das Innere E -Feld hat aufgrund Ihrer induzierten Spannung die positiven bzw. negativen Ladungen an jedem Ende des Stabs angesammelt, und somit die Bewegung dieser Ladungen im B -Feld erzeugen aufgrund der Lorentz-Kräfte, die auf die Enden der Stange in entgegengesetzte Richtungen wirken, ein Drehmoment auf die Stange.

Danke für deine Antwort, Mohammad. Vielleicht sollte ich klarstellen, dass der Stab im Raum fixiert ist und mich die Spannung interessiert, nicht die Bewegung oder die Kräfte. Sie schreiben "hat die positiven und negativen Ladungen angesammelt", was die Frage ist. Hat es? Und wenn ja, wie wird er berechnet?