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Magnetfeld einer quadratischen Leiterschleife |
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info-noob
Aktiv  Dabei seit: 26.04.2007 Mitteilungen: 141
Aus: Jena, Deutschland
 |     Themenstart: 2008-07-14 13:26
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Hallo,
ich hänge gerade an einer Aufgabe zur Klausurvorbereitung:
Eine quadratische Leiterschleife mit Seitenlänge a wird von einem Strom I durchflossen. Wie groß ist die magnetische Feldstärke im Mittelpunkt der Schleife?
 
Dazu habe ich folgenden Ansatz gefunden: Es genügt der B-Feld einer der vier Seite zu berechnen und anschließend mal 4 zu nehmen, da jede Seite den gleichen Beitrag zum B-Feld in der Mitte beiträgt. Sei dB_0 das B-Feld einer halben Seite, nach Biot-Savart gilt dann: dB_0 = (\mue_0*I)/(4\pi) abs(dl^> \cross\ r^>)/r^3 = (\mue_0*I)/(4\pi) * (sin\theta dl)/(r^2) Sei nun B_0 das B-Feld einer ganzen Seite: B_0 = (\mue_0*I)/(2\pi) int(sin\theta/r^2,l,0,a/2)
Bis dahin kann ich die Herleitung nachvollziehen. Einzig der Übergang der obig letzten zur folgenden Formel ist mir unklar:
 
B_0 = -(\mue_0*I)/(2\pi) int(1/r,\theta,l=0,l=a/2)
Ich habe versucht es über den Sinus zu probieren, komme da allerdings auf eine leicht andere Form.
Ich würde mich über eure Hilfe freuen :)
MfG
infoNoob
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Spock
Senior  Dabei seit: 25.04.2002 Mitteilungen: 7003
Aus: Schi'Kahr/Vulkan
 |     Beitrag No.1, eingetragen 2008-07-14 15:12
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Hallo,
bei Deiner letzten "Formel" ist einiges nicht in Ordnung, z.B. integrierst Du über einen Winkel und Deine Integrationsgrenzen sind Längen?
 
Ich schreibe für den kürzesten Abstand zwischen Leiter und dem interessierenden Ort des Magnetfeldes h==a/2 Ziel muß es sein, die im Biot-Savart-Gesetz auftretenden Variablen \dsl und r durch h und \theta auszudrücken. Wenn ich Dein Minimalbild richtig interpretiere gilt doch \lr(1)tan(\pi-\theta)=h/\dsl woraus man \lr(2)d\.\dsl=h d\theta/(sin(\theta))^2 erhält, versuche das nachzuvollziehen. Weiter ist \lr(3)sin(\pi-\theta)=h/r =>r=h/sin(\theta) und wenn man sich die Richtung von B^> klar gemacht hat, reicht es, betragsmäßig zu rechnen, \lr(4)abs(d\.\dsl^> \cross r^>)=d\.\dsl r sin(\theta) Letztendlich landet man so bei einem Integral über \theta,
und wie das mitsamt Integrationsgrenzen aussieht, überlegst Du Dir selbst, :-)
Gruß
Juergen
[ Nachricht wurde editiert von Spock am 15.07.2008 00:33:19 ]
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info-noob
Aktiv  Dabei seit: 26.04.2007 Mitteilungen: 141
Aus: Jena, Deutschland
 |     Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2008-07-15 00:27
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Viele Dank. Mit den Anregungen habe ich nun die letztliche Lösung erhalten. Die obige "Formel" ;) stammt auch nicht von mir, und die Intervallgrenzen kamen mir auch seltsam vor.
Ich hoffe ich komme am Do auch auf die notwendigen Umformungen in der Klausur, weil irgendwie habe ich das Gefühl, dass es einfach nur Glück ist die zu finden :(. So einen richtigen Algorithmus gibt's da wohl nicht.
Nochmals vielen Dank. Mein Klausurvorbereitungsgewissen ist beruhigt :)
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| Folgende Antworten hat der Fragesteller vermutlich noch nicht gesehen. |
ja4
Neu  Dabei seit: 10.08.2011 Mitteilungen: 4
Aus:
 |     Beitrag No.3, eingetragen 2011-08-10 16:03
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Hallo,
Ich verstehe leider nicht wie die Gleichung (2) entstanden ist. Könnte jemand es mir verraten?
Gruß
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fru
Senior  Dabei seit: 03.01.2005 Mitteilungen: 20152
Aus: Wien
 |     Beitrag No.4, eingetragen 2011-08-10 16:27
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Herzlich Willkommen, ja4, auf dem Matheplaneten!
 
\ Diese Gleichung ref(1) kann man einfach nach \dsl umstellen... \dsl=h/tan(\p-\theta) ...und braucht nun nur mehr nach \theta zu differenzieren: d\dsl/d\theta= ... =h/(sin^2|\theta)
Schaffst Du es jetzt alleine, die fehlenden Zwischenschritte zu ergänzen?
Liebe Grüße, Franz
[ Nachricht wurde editiert von fed am 10.08.2011 16:28:15 ]
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ja4
Neu  Dabei seit: 10.08.2011 Mitteilungen: 4
Aus:
 |     Beitrag No.5, eingetragen 2011-08-10 17:01
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\ Diese Gleichung ref(1) kann man einfach nach \dsl umstellen... \dsl=h/tan(\p-\theta) ...und braucht nun nur mehr nach \theta zu differenzieren: d\dsl/d\theta= -h (-csc^2(\theta)) also d\dsl = -h /(-sin^2(\theta)) * d\theta
Achso, ich habe vorher integriert und nicht abgeleitet :S
Vielen Dank!
[ Nachricht wurde editiert von ja4 am 10.08.2011 17:12:25 ]
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fru
Senior  Dabei seit: 03.01.2005 Mitteilungen: 20152
Aus: Wien
 |     Beitrag No.6, eingetragen 2011-08-10 17:07
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ja4
Neu  Dabei seit: 10.08.2011 Mitteilungen: 4
Aus:
 |     Beitrag No.7, eingetragen 2011-08-10 17:11
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Mein Fehler! Vielen Dank nochmal
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ja4
Neu  Dabei seit: 10.08.2011 Mitteilungen: 4
Aus:
 |     Beitrag No.8, eingetragen 2011-08-10 21:16
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