Wie wird der Strom in diesem Stromkreis induziert?

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Rechteck FBCE ist der leitende Draht. Der Kreis ist dort, wo ein Magnetfeld existiert. Der Umfang des Kreises ist KEIN leitender Draht. R1, R2, ... sind unterschiedliche Widerstände.

Wenn das Magnetfeld (B) konstant erhöht wird, wird ein Strom erzeugt? Wenn ja, in welche Richtung?

Wenn ein induzierter Strom fließt, ist seine Richtung nach dem Lenzschen Gesetz immer so, dass er der Änderung entgegenwirkt, die ihn erzeugt hat. Da sich das Magnetfeld ändert, bin ich mir fast sicher, dass im Stromkreis eine Art Strom fließt, der der Zunahme des Magnetfelds entgegenwirkt. Aber ich konnte nicht herausfinden, wie oder in welche Richtung es fließen sollte, um dem zunehmenden Magnetfeld wirksam entgegenzuwirken. Ich habe die Situation betrachtet, in der Strom durch FBCE fließt und das dem sich ändernden Magnetfeld irgendwie entgegenwirken würde. Aber ich glaube nicht, dass das richtig ist.

Ich habe auch versucht, die Schaltung in einer einfacheren Form zu beobachten, indem ich eine Zelle in den Teil der Schaltung stecke, in dem die EMK aufgrund des sich ändernden Flusses erzeugt wird. Es funktioniert im Allgemeinen hervorragend, wenn sich die gesamte Schaltung innerhalb der Zone befindet, in der sich das Feld ändert. Dieser Ansatz funktioniert hier nicht. Hat jemand eine Idee wie der Strom fließen soll?

Bitte beantworten Sie die Frage, wenn Sie sich Ihrer Antwort sehr sicher sind. Ein falsches Konzept zu haben, wäre für mich zum jetzigen Zeitpunkt schrecklich.

Antworten (2)

Wenn das Magnetfeld B aus der Seite herauskommt und ansteigt, fließt der Strom in der Leiterschleife FBCE im Uhrzeigersinn.

Schauen Sie sich das Segment EF an. Wenn der Strom im Uhrzeigersinn von E nach F fließt, sagt uns die Regel der rechten Hand, dass das von diesem Strom erzeugte Magnetfeld ein kreisförmiges Magnetfeld um das Segment herum erzeugt, das aus der Seite auf der Außenseite der Schleife heraus und hinein geht die Seite innerhalb der Schleife ...Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

...das Gleiche gilt für alle anderen Segmente, mit dem Nettoergebnis, dass der Strom, der im Uhrzeigersinn in der Schleife zirkuliert, ein Magnetfeld erzeugt, das in die Seite innerhalb der Schleife eindringt und dem magnetischen Fluss widersteht, der aus der Schleife heraus zunimmt Buchseite.

Es gibt eine andere Faustregel, die die gleiche Antwort gibt

Zeigen Sie mit dem Daumen Ihrer rechten Hand in Richtung des abnehmenden Flusses, Ihre Finger krümmen sich in Richtung des elektrischen Felds.

Beachten Sie, dass bei dieser Regel Ihr Daumen in Richtung abnehmenden Flusses zeigt. Dies spiegelt das negative Vorzeichen im Faradayschen Gesetz wider. Beachten Sie auch, dass der abnehmende Fluss bedeuten könnte, dass ein Feld, das aus der Seite zeigt, zeitlich zunimmt, oder dass ein Feld in die Seite zeigt und zeitlich abnimmt.

Durch das Segment AD fließt kein Strom.

Da AD den sich ändernden Fluss nicht umschließt, erfährt es entlang seiner Länge keine EMK, sodass kein Strom durch es fließt. Alle Kräfte auf seine geladenen Teilchen stehen senkrecht zu seiner Länge.

Sie könnten denken, dass der Strom, der um die FBCE der äußeren Schleife fließt, eine Spannung über AD erzeugen könnte, was dazu führen könnte, dass ein Strom hindurchfließt, und dies würde in einem batteriebetriebenen Stromkreis zutreffen, da die Batterie ein elektrisches Feld erzeugt, das die antreibt Strom um die Schleife. Aber in diesem Fall gibt es kein elektrisches Feld zwischen A und D - sie liegen auf dem gleichen Spannungspotential. Dies ist ein schwer zu verstehendes Konzept, wenn Sie es gewohnt sind, batteriebetriebene Schaltungen zu betrachten. Stellen Sie sich vor, diese Schaltung sitzt flach auf einem Tisch. Die Ladungen werden gleichmäßig um alle leitenden Elemente herum verteilt, sodass es keine Spannungsunterschiede und keine elektrischen Felder gibt. Jetzt beginnen Sie, den Fluss zu erhöhen. Dies bewirkt eine Kraft auf jedes Ladungsteilchen, die gelockt und im Uhrzeigersinn ist. Diese Kraft drückt die Partikel um die Umfangsschleife herum. Sie ziehen jetzt um, aber ihre Dichte hat sich nicht verändert. Sie haben immer noch eine einheitliche Dichte, sodass nirgendwo ein elektrisches Feld vorhanden ist. Sinn ergeben? (Beachten Sie, dass dies nur dann richtig ist, wenn die Schleife kreisförmig ist, aber dies beeinflusst unsere Fragen hier nicht, da die rechteckige Schleife symmetrisch um R1 ist.)

Da Sie so eine großartige Frage stellen, denke ich, dass Sie die folgenden Ressourcen wirklich genießen würden:

  1. Materie und Wechselwirkungen . Erklärt dieses Zeug in Bezug auf Felder und Kräfte und die Bewegung geladener Teilchen, was sich stark von der Art und Weise unterscheidet, wie Elektronik normalerweise dargestellt wird, und hilft, Dinge zu erklären, die keinen Sinn ergeben, wenn Sie nur in Bezug auf die traditionelle Schaltungstheorie denken. Löst die falsche Unterscheidung zwischen statischer Elektrizität und Schaltungstheorie vollständig auf.

  2. Elektrizität und Magnetismus (Berkeley Physics Course, Vol. 2). Erklärt dieses Zeug in Bezug auf die spezielle Relativitätstheorie. Es gibt kein Magnetfeld, nur das normale elektrische Feld, wie es von sich bewegenden Teilchen aufgrund der Lorenz-Transformation gefühlt wird. Überwältigend und bringt alles endlich zusammen, einschließlich der tiefen Realität dessen, was elektromagnetische Wellen tatsächlich sind. Beachten Sie, dass Sie die erste Ausgabe dieses Buches wahrscheinlich kostenlos im Internet finden können. Die 3. Auflage ist teuer, enthält aber mehr Probleme mit Lösungen, die sich hervorragend zum Selbststudium eignen.

  3. Lec 16: Elektromagnetische Induktion . Behandelt die obige Frage und endet mit einer Demonstration, die Sie wahrscheinlich viele Nächte lang wach halten wird. Seien Sie darauf vorbereitet, dies immer und immer wieder zu sehen!

EF ist nicht im Feld, wie kann ein Strom darin induziert werden? Wird entlang AD auch ein Strom erzeugt? Es werden keine Feldlinien geschnitten. Sicherlich sind die einzigen Ströme in AD Wirbelströme, die in der Ebene des Kreises zirkulieren und Feldlinien nach unten in die Kreisfläche erzeugen. – Chu vor 7 Minuten
Wird durch AD Strom fließen?
Lesen Sie meine Antwort. Was denken Sie, ist die Antwort?
Durch AB fließt kein Strom. Grund oben erklärt.
Danke, es war wirklich hilfreich. Diese Frage wurde für Physics SE geschlossen, da sie dachten, es sei eine Hausaufgabe. Aber ich wusste, dass es eine gute Frage war. Elektrische SE ist besser! @bigjosch
Huch! Ich habe gerade bemerkt, dass die Überschrift in der Antwort falsch war! Der gesamte Text war und ist korrekt, nur ein Fehler in der Überschrift. Jetzt behoben!

Jeder fließende Strom muss ein Feld erzeugen, das dem sich ändernden Fluss, der ihn erzeugt hat, entgegenwirkt. Wie ist es möglich, dass ein Fluss nach unten im direkten Gegensatz zu den nach oben gerichteten zunehmenden Flusspfeilen erzeugt wird? Nur AD befindet sich im Feld, sodass jeder erzeugte Fluss nur aus Strom in diesem Leiter stammen kann. Aber der Strom entlang der Länge von AD wird die Aufgabe nicht erfüllen, da dies ein kreisförmiges Feld um AD herum erzeugt, das dem Hauptfluss insgesamt keinen Widerstand entgegensetzt. Deshalb ...

Die EMK, die Strom um FBCE treibt, wird durch den sich ändernden Fluss innerhalb des Feldes erzeugt, wie gezogen, AUCH OBWOHL DAS MAGNETFELD AN JEDEM PUNKT UM FBCE NULL IST! Ja, dieses Zeug ist nicht intuitiv, bis Sie sich mit der relativistischen Interpretation auseinandersetzen, bei der alle Kräfte in sich bewegenden Rahmen wirklich elektrisch sind. Selbst dann ist dieses Zeug schwer zu verstehen. Wir haben so viel Glück, dass Leute wie Eisenstein auf die relativistische Erklärung gekommen sind, sonst wäre es völlig verwirrend!
@bigjosh, bitte erkläre, wie der Strom durch den Leiter AD erzeugt wird
Durch das Segment AD wird kein Strom erzeugt. Entlang seiner Länge gibt es kein elektrisches Feld, also nichts, was einen Stromfluss verursachen würde.
@bigjosh also, wie wird der Strom in EF und allen anderen Segmenten erzeugt, da keines davon im Feld ist?
Es gibt ein lockiges elektrisches Nicht-Coulomb-Feld, das ein sich änderndes Magnetfeld umgibt. Sie müssen sich nicht innerhalb des Magnetfelds befinden, um dieses lockige elektrische Feld zu spüren, und tatsächlich existiert es sogar dort, wo überhaupt kein Magnetfeld vorhanden ist (stellen Sie sich den Moment vor, in dem ein sich änderndes Magnetfeld durch Null geht). Hoffentlich hilft dieser Link bei der Erklärung!
Ich würde vermuten, dass dies außerhalb des Rahmens der ursprünglichen Frage liegt. Und wenn ja, möglicherweise irreführend zum OP. Ohne in der Frage angegebene Abmessungen oder einen Hinweis auf die Größenordnung von D B / D T , gibt es keine Implikation, dass der durch das induzierte elektrische Feld induzierte Strom berücksichtigt werden sollte.
Wie wird der Strom in diesem Stromkreis induziert?
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