Elementare Ursache von Kräften auf Objekte

Rainer Raisch schrieb:

Merilix schrieb:

Bei induziertem Strom durch eine Drahtschleife noch dazu mit Bauteilen wie Widerständen und Messgeräten und Verzweigungen denkt doch keiner an Wirbelstrom

Das ist genau der Denkfehler.


 

Wo könnte da ein Denkfehler passieren? Maxwell und Faraday machen doch keinen Unterschied.
Das Induktionsgesetz gilt für einfache Drahtschleifen nicht anders als für doppelte oder flächig in irgendwelchen geschlossenen Kurven (müssen ja keine Kreise sein) verlaufenden.
Nur beim Word Wirbelstrom denken viele vieleicht an Scheibenförmige Wirbelstrombremse oder wasweisich... (mir fallen da sofort Trafobleche ein, frag nicht wieso^^)

Rainer Raisch schrieb:

Merilix schrieb:

Was wäre wenn das eine Drahtschleife mit zwei Windungen wäre? Und darf man das noch Wirbelstrom nennen wenn es verzweigungen gibt wie beim Anschluss eines Messgeräts?

Eigentlich ist der Witz dabei, dass das erzeugende Magnetfeld nicht als Teil der Schaltung betrachtet wird, was ja genau der Fehler bei der Rechnung ist.

 

Der einentlich eigentliche Witz ist: der Copilot sagt auch das die induzierten EMK in die Spannungsbilanz einbezogen werden müssen um Kirchhoff korrekt anwenden zu können.

CoPilot schrieb: In der Praxis bedeutet dies, dass in Schaltkreisen, die von zeitlich veränderlichen Magnetfeldern beeinflusst werden, zusätzliche Terme für die induzierte
EMK in die Spannungsgleichungen einbezogen werden müssen, um die Kirchhoffschen Gesetze korrekt anzuwenden. Diese Anpassung ermöglicht es, die Gesetze auf Situationen anzuwenden, in denen Induktionsphänomene eine Rolle spielen.
 

Was eigentlich von Anfang an klar war.
Mich wundert nur das das nicht direkt in die Regeln aufgenommen wurde. Der Term schadet ja nichts: ist er 0 ist alles wie bisher, ist er bestimmbar geht alles in Ordnung, ist er nicht bestimmbar, dann ist die Regel nicht anwendbar wie bisher auch.

Ich hatte bei der ganzen Diskussion hier immer befürchtet das es noch einen Pferdefuß gibt, irgendwas das damit nicht aufgeht. Das scheint nicht der Fall zu sein.

Merilix schrieb:

Mich wundert nur das das nicht direkt in die Regeln aufgenommen wurde.

Kirchhoff sagt halt, dass man den Rundweg im Stromkreis entlanggehen soll. Welche Bauteile dabei vorkommen sagt er ja nicht. Und wenn nunmal der gesamte Rundweg ein Bauteil eigener Art ist, dann muss man das halt berücksichtigen, genauso wie wenn der Draht zB TEILWEISE einen hohen Widerstand hätte, weil er zB mit einem Bunsenbrenner erhitzt wird oder einem Kurzschluss bzw Überlastung (Erwärmung) ausgesetzt ist etc. Es ist eben nur tricky, dies dann zu übersehen.

Rainer Raisch schrieb:

Merilix schrieb:

Mich wundert nur das das nicht direkt in die Regeln aufgenommen wurde.

Kirchhoff sagt halt, dass man den Rundweg im Stromkreis entlanggehen soll. Welche Bauteile dabei vorkommen sygt er ja nicht. Und wenn nunmal der gesamte Rundweg ein Bauteil eigener Art ist, dann muss man das halt berücksichtigen, genauso wie wenn der Draht zB TEILWEISE einen hohen Widerstand hätte, weil er zB mit einem Bunsenbrenner erhitzt wird oder einem Kurzschluss ausgesetzt ist etc. Es ist eben nur tricky, dies dann zu übersehen.

Professor Lewin sagt dazu nur, dass man Kirchhoff den Hasen geben kann, wenn Induktion im Spiel ist. Das sagt übrigens die Maschenregel von Kirchhoff selbst. Die Summe des Spannungsabfalls an allen elektrischen Bauteilen in einer Masche entspricht dem Ringintegral über das elektrische Feld längs der Masche. Das wiederum entspricht nach Maxwell gerade der Änderung des magnetischen Flusses durch die Masche.
Nachzulesen unter Wikipedia / Kirchhoffsche Regeln / Hintergrund.

Merilix schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

Merilix schrieb:

In einem statischen Zustandsmodell kann es keine Bauteile geben die von /dt abhängen.
 

Bauteile eines Stromkreises, sprich Widerstände, Kapazitäten, Spulen, elektronische Bauteile hängen doch nicht von der Zeit ab.
 

Unsinn. Ums Kaputtgehen gehts nicht. Und selbstverständlich hängt Spannung/Strom bei Kapazitäten und Induktivitäten von der Zeit ab.
Wenn wir von Wechselstrom sprechen, dann geht es aber nicht um die Zeitabhängigkeit innerhalb einer Periode des Wechselstroms. Da wird alles immer über eine Periode gemittelt.

Wolfgang24-1 schrieb:

Dadurch unterscheidet sich die Ersatzschaltung bereits von der Schaltung, die sie ersetzen soll. 
 

Hier soll ein idealisiertes Modell durch ein anderes idealisiertes Modell ersetzt werden.
Probleme der praktischen Umsetzbarkeit werden durch adäquate Fehlerbetrachtung behandelt.
Genau darin liegt manchmal das Problem wenn nämlich Einflüsse als vernachlässigbar scheinen aber nicht sind.
Ja genau, das Problem mit dem Innenwiderstand bei der Serienschaltung von Spannungsquellen ist nicht vernachlässigbar. Bereits im Normbetrieb wenn keine der Spannungsquellen überlastet wird, treten in der angedachten Ersatzschaltung, Spannungen auf, die es im zu ersetzenden Schaltkreis nicht gibt.
Die jetzige statische Ersatzschaltung ist übrigens auch entstanden weil ich für das Magnetfeld und seinen
Einfluss auf Induktivitäten kein geeignetes Bauteil im Sim habe.
Ja, dafür gibt es kein geeignetes Bauteil.
Deshalb konnt ich mit dem ersten Entwurf nicht das machen was jetzt geht. ^^

Was geht denn jetzt? Der Ersatz-Schaltkreis kann doch immer noch nicht den induzierten Strom korrekt abbilden.

Wolfgang24-1 schrieb:

Was geht denn jetzt? Der Ersatz-Schaltkreis kann doch immer noch nicht den induzierten Strom korrekt abbilden.

 

Ja bist du denn blind?

Wolfgang24-1 schrieb:

a) ... dass man Kirchhoff den Hasen geben kann, wenn Induktion im Spiel ist.
b) Das sagt übrigens die Maschenregel von Kirchhoff selbst.
c) Die Summe des Spannungsabfalls an allen elektrischen Bauteilen in einer Masche entspricht dem Ringintegral über das elektrische Feld längs der Masche.
d) Das wiederum entspricht nach Maxwell gerade der Änderung des magnetischen Flusses durch die Masche.

Das ist rein Aussagenlogisch widersprüchlich.

Wenn d) sagt: Ringintegral = Fluxänderung
und c) sagt: Sum(Spannungsabfall) = Ringintegral
dann folgt Sum(Spannungsabfall) = Ringintegral.

Wenn b) sagt: c = Maschenregel und c=a
und a) sagt: Maschenregel = falsch

dann folgt: ( Sum(Spannungsabfall) = Ringintegral ) = falsch.

Mindestens eine der Aussagen a,b,c oder d muss also falsch sein.

Merilix schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

In einen supraleitenden Ring würde so viel Strom induziert werden, dass dieser Strom die externe Flussänderung vollständig kompensieren würde.

 

Sag ich doch. darin gibt es keinen Unterschied zwischen Stromkreisen mit und solchen ohne Magnetfeld. Kein Grund letztere in der Theorie anders zu behandeln.
Innenwiderstände werden in der Theorie eh extra modelliert .

Du scheinst diesen Fall mit dem supraleitenden Ring falsch zu verstehen. Der hat etwas damit zu tun, dass man den supraleitenden Ring auf einem Magnetfeld schweben lassen kann, weil er verhindert, dass das Magnetfeld durch den Ring hindurch in den Bereich oberhalb des Rings eindringen kann.  
Das ist ein schönes Beispiel dafür, dass statische Magnetfelder auf supraleitende Materialien einen Druck ausüben, der dem gaskinetischen Druck entspricht. Auf normal leitfähige Materialien üben lediglich variable Magnetfelder einen Druck aus. Wegen des elektrischen Widerstandes durchdringen die Magnetfelder mehr oder weniger rasch die normal leitenden Materialien. Die Wirbelströme, die das Eindringen des Magnetfeldes verhindern würden, klingen wegen des Widerstandes mehr oder weniger rasch ab.

@Merilix:

Wolfgang24-1 schrieb:

Rainer Raisch schrieb:

Merilix schrieb:

Mich wundert nur das das nicht direkt in die Regeln aufgenommen wurde.

Kirchhoff sagt halt, dass man den Rundweg im Stromkreis entlanggehen soll.

Professor Lewin sagt dazu nur, dass man Kirchhoff den Hasen geben kann, wenn Induktion im Spiel ist.

Genau. Die Formulierung "for the birds" mag etwas hart klingen, aber Tatsache ist eben, dass die Maschenregel  mit ∮E ds = 0 nur für den Fall -dΦ/dt = 0 funktioniert, d.h. bei Abwesenheit von magnetischen Wechselfeldern. Das ist ein Spezialfall.

In der Praxis bedeutet dies, dass in Schaltkreisen, die von zeitlich veränderlichen Magnetfeldern beeinflusst werden, zusätzliche Terme für die induzierte EMK in die Spannungsgleichungen einbezogen werden müssen, um die Kirchhoffschen Gesetze korrekt anzuwenden.

Eben: Für die Maschenregel braucht man zusätzliche Terme. Das Induktionsgesetz gilt dagegen ganz allgemein: ∮E ds = -dΦ/dt. Nicht mehr und nicht weniger sagt Walter Lewin und hat damit recht.
 

Merilix schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

Was geht denn jetzt? Der Ersatz-Schaltkreis kann doch immer noch nicht den induzierten Strom korrekt abbilden.


 

Ja bist du denn blind?

Wolfgang24-1 schrieb:

a) ... dass man Kirchhoff den Hasen geben kann, wenn Induktion im Spiel ist.
b) Das sagt übrigens die Maschenregel von Kirchhoff selbst.
c) Die Summe des Spannungsabfalls an allen elektrischen Bauteilen in einer Masche entspricht dem Ringintegral über das elektrische Feld längs der Masche.
d) Das wiederum entspricht nach Maxwell gerade der Änderung des magnetischen Flusses durch die Masche.

 

Das ist rein Aussagenlogisch widersprüchlich.

Wenn d) sagt: Ringintegral = Fluxänderung
und c) sagt: Sum(Spannungsabfall) = Ringintegral
dann folgt Sum(Spannungsabfall) = Ringintegral.

Wenn b) sagt: c = Maschenregel und c=a
und a) sagt: Maschenregel = falsch

dann folgt: ( Sum(Spannungsabfall) = Ringintegral ) = falsch.

Mindestens eine der Aussagen a,b,c oder d muss also falsch sein.

Deine Logik ist seltsam. a) sagt doch nur Maschenregel (Ringintegral =0) ist genau dann falsch wenn eine Flussänderung vorliegt.
Es wird weder Ringintegral=Flussänderung noch Summe Spannungsabfall=Ringintegral in Frage gestellt.
 

Steinzeit-Astronom schrieb:

@Merilix:
... aber Tatsache ist eben, dass die Maschenregel  mit ∮E ds = 0 nur für den Fall -dΦ/dt = 0 funktioniert,



 

So lautet die zweite Regel Kirchhoffs aber garnicht.
Er schreibt das die Summe der über den Widerständen abfallenden Spannung gleich der Summe der Elektromotorischen Kräfte ist.

Annalen der Physik Januar 1845  Seite 513:
gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k151490/f525.item

Das sollte doch selbstverständlich induzierte EMF mit einschließen.

Ehre wem Ehre gebührt sag ich da.

Merilix schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

@Merilix:
... aber Tatsache ist eben, dass die Maschenregel  mit ∮E ds = 0 nur für den Fall -dΦ/dt = 0 funktioniert,




 

So lautet die zweite Regel Kirchhoffs aber garnicht.
Er schreibt das die Summe der über den Widerständen abfallenden Spannung gleich der Summe der Elektromotorischen Kräfte ist.

Annalen der Physik Januar 1845  Seite 513:
gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k151490/f525.item

Das sollte doch selbstverständlich induzierte EMF mit einschließen.

Ehre wem Ehre gebührt sag ich da.

Doch, die Kirchhoffsche Maschenregel geht explizit von der Nullsumme aus. Du musst auch praktisch denken, denn die induktiv eingestreuten Spannungen sind nicht messbar.
Bei deinem Zitat solltest du noch ein paar mehr Zeilen spendieren in denen überhaupt erst erklärt wird, wie die erwähnten "Omegas" (komplexe Widerstände) zu verstehen sind.

Merilix schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

... aber Tatsache ist eben, dass die Maschenregel  mit ∮E ds = 0 nur für den Fall -dΦ/dt = 0 funktioniert,

So lautet die zweite Regel Kirchhoffs aber garnicht.
Er schreibt, dass die Summe der über den Widerständen abfallenden Spannung gleich der Summe der Elektromotorischen Kräfte ist.

Nein. Kirchhoffs "elektromotorische Kräfte" sind einzelne Spannungen I∙ω über "Berührungspunkten", also bestimmten Orten im Stromkreis. Allen Wegen ℓ (ds) zwischen solchen Punkten schreibt er einen Widerstand ω (R) zu. Er zeigt, dass diese Spannungen nacheinander "in einer Richtung" auf einem geschlossenen Weg ("wenn die Drähte eine geschlossene Figur bilden") summiert 0 ergeben. Das ist nichts anderes als ∮E ds = 0.

Merilix schrieb:

Das sollte doch selbstverständlich induzierte EMF mit einschließen.

Davon schreibt Kirchhoff aber keine Silbe und es ist durchaus nicht selbstverständlich. Lewin zeigt, dass Kirchhoffs Einzelspannungen I∙R im Fall einer gesamthaft induzierten Spannung nicht 0 ergeben, zumal die Spannung über den Enden eines von Kirchhoffs "Drähten" bekanntlich 0 ist, oder nahe 0, wenn man sehr leitfähiges Material hat (Ohmsches Gesetz).

Der Knackpunkt sind Kirchhoffs "Berührungspunkte": Er betrachtet jede Einzelspannung als "die elektrische Spannung eines Punktes im Drahte i". Der "Draht" hat dabei eine gewisse Länge ℓ, über der eine Spannung abfällt. Damit ist jede solche Spannung im Stromkreis eindeutig lokalisiert als "die elektromotorische Kraft, die ihren Sitz in der Berührungsstelle dieses und des folgenden Drahtes hat" (Hervorhebung von mir). In deinen Ersatzschaltbildern ist das genau nachgebildet und nur deshalb funktionieren sie auch so, wie Kirchhoff es beschreibt.

Fakt bleibt aber, dass die Batterien im Ersatzschaltbild aus dem Hut gezaubert sind. Bei einer gesamthaft induzierten Spannung gibt es viele solche Längen ℓ, über denen keine von Kirchhoffs Einzelspannungen abfällt. Entlang einer geschlossenen Drahtverbindung existieren keine lokalisierbaren Spannungsquellen, wenn diese nicht explizit als Batterien oder sowas eingebaut sind.

Deshalb glaube ich nach wie vor nicht an die 0,4 V zwischen D und A vom Ersatzschaltbild. Mit vertikalen Messleitungen würde man ohne die Batterien wohl 0 V messen. Denn die Fläche, die der Stromkreis mit dem Messgerät umschließt, wird nicht vom magn. Fluss durchdrungen. Zwischen diesen "Berührungspunkten" von Drähten kann folglich auch keine Spannung an oder abfallen. Die existiert nur gesamthaft im horizontalen Stromkreis.

Merilix schrieb:

Ehre wem Ehre gebührt sag ich da.

Mit Ehre hat das nichts zu tun. Faraday beschreibt ein grundlegendes Naturgesetz und Kirchhoff einen Spezialfall. Das kratzt doch nicht an Kirchhoffs Ehre.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Das ist nichts anderes als ∮E ds = 0.
 

Das steht da nicht.

Wolfgang24-1 schrieb:

Bei deinem Zitat solltest du noch ein paar mehr Zeilen spendieren in denen überhaupt erst erklärt wird, wie die erwähnten "Omegas" (komplexe Widerstände) zu verstehen sind.


 

Dafür iszt der Link. Warum sollte ich den ganzen Beitrag transcribieren?
Den Satz der Regel2 habe ich zitiert.

Was folgt ist lediglich die Herleitung.
Oder will hier etwa jemand behaupten das sei keine elektromotorische Kraft die da induziert wird?

Steinzeit-Astronom schrieb:

Davon schreibt Kirchhoff aber keine Silbe und es ist durchaus nicht selbstverständlich.

Muss er das? Eigentlich ist es schon selbstverständlich. Wieso sollte man einen Teil der Schlatung unberücksichtigt lassen, nur weil man den Beitrag nicht auf Anhieb zuordnen kann? Tatsächlich ist es doch unmittelbar jedem Stromkreis zuordenbar, der um das Feld herumgeht.

Messbar ist es als Differenz zu Null. DA hilft unmittelbar Kirchhoffs Regel. WEIL sie gilt, weiß man das Ergebnis.

Merilix schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Das ist nichts anderes als ∮E ds = 0.

 

Das steht da nicht.

Es ist aber äquivalent. So drückt man es eben heute aus.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Merilix schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Das ist nichts anderes als ∮E ds = 0.




 

Das steht da nicht.

Es ist aber äquivalent. So drückt man es eben heute aus.


 

Das hat Kirchhoff nicht geschrieben.
Er schreibt "Summe aller elektromotorischen Kräfte".
Der Satz würde selbst solche mit einbeziehen  die erst in 100 Jahren gefunden werden würden.

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Davon schreibt Kirchhoff aber keine Silbe und es ist durchaus nicht selbstverständlich.

Muss er das? Eigentlich ist es schon selbstverständlich. Wieso sollte man einen Teil der Schlatung unberücksichtigt lassen, nur weil man den Beitrag nicht auf Anhieb zuordnen kann?

Weil die vermeintliche Spannungsquelle nicht Teil der Schaltung ist?

Wenn sie wie im Ersatzschaltbild zwischen zwei "Berührungspunkten" lokalisiert ist und folglich in einem solchen Punkt "ihren Sitz" (gegen Null) hat, dann, und nur dann, geht Kirchhoffs Rechnung auf. Bei der Induktion von außen hat die induzierte Spannung aber nirgends "ihren Sitz", auch nicht teilweise etwa zwischen den Enden eines womöglich supraleitenden Drahtes auf dem geschlossenen Weg. Wie sollte das denn gehen?
 

Steinzeit-Astronom schrieb:

Weil die vermeintliche Spannungsquelle nicht Teil der Schaltung ist?

Natürlich ist sie Teil der Schaltung, egal ob Höhenstrahlung oder ein Laser, alles was beteiligt ist, muss natürlich entsprechend berückscihtigt werden, wie auch immer...Erdmagnetfeld, Sonnenflecken ...Elektrolurch...radioaktiver Zerfall...

Wie sollte man denn eine Radioantenne berechnen ohne Radiowellen.

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Weil die vermeintliche Spannungsquelle nicht Teil der Schaltung ist?

Natürlich ist sie Teil der Schaltung, egal ob Höhenstrahlung oder ein Laser, alles was beteiligt ist, muss natürlich entsprechend berückscihtigt werden, wie auch immer...Erdmagnetfeld, Sonnenflecken ...Elektrolurch...radioaktiver Zerfall...

Das geht doch am Thema vorbei. Niemand bestreitet, dass es hinkommt wenn man alles berücksichtigt.

Wenn ich sage, dass im Keller gleich viel Wasser in die Kanalisation abfließt wie auf den verschiedenen Wegen vom Dach reinkommt, dann macht das in Summe Null und meine Aussage stimmt. Kann aber sein, dass insgesamt viel Wasser neben das Dach fällt und im Keller nichts mehr abfließt, sondern der vermeintliche Abfluss sogar noch Wasser ins Haus trägt. Dann ist dieses zusätzliche Wasser nicht Teil meiner Infrastruktur mit Dach, Rohren, Eimern, Abfluss, und meine Rechnung stimmt nicht mehr. Dann kann man natürlich sagen "hätteste mal alles berücksichtigt, dann würde es doch stimmen." Hab' ich aber nicht. Hätte hätte Fahrradkette.

Der Vergleich hinkt natürlich, aber egal.

Merilix schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

Bei deinem Zitat solltest du noch ein paar mehr Zeilen spendieren in denen überhaupt erst erklärt wird, wie die erwähnten "Omegas" (komplexe Widerstände) zu verstehen sind.



 

Dafür iszt der Link. Warum sollte ich den ganzen Beitrag transcribieren?
Den Satz der Regel2 habe ich zitiert.

Was folgt ist lediglich die Herleitung.
Oder will hier etwa jemand behaupten das sei keine elektromotorische Kraft die da induziert wird?

Ja, das ist laut Artikel keine elektromotorische Kraft, weil in diesem Artikel die elektromotorischen Kräfte alle als I*Omega angegeben sind. So kann man eine induzierte Spannung jedoch nicht angeben.