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Level 3
Level 3 setzt die Grundlagen der Vektorrechnung, Differential- und Integralrechnung voraus. Geeignet für Studenten und zum Teil Abiturienten.

Illustration Beweglicher Stab auf einem Drahtbügel in einem Magnetfeld

Beweglicher Stab auf einem Drahtbügel in einem Magnetfeld
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An einer Drahtbügel der Breite \(b\) ist ein beweglicher leitender Stab angebracht, der mit einer konstanten Geschwindigkeit \(v\) in die positive x-Richtung (nach rechts) bewegt wird. Dadurch wird die Länge \(s\) größer, je weiter der Stab bewegt wird. Der Drahtbügel befindet sich in einem homogenen Magnetfeld \(B\).

Durch die Bewegung des Stabs wirkt auf die Ladungsträger im Stab die Lorentzkraft (auf positive Ladungen in die positive y-Richtung, nach oben). Dadurch entsteht ein elektrisches Feld an den Stabenden und damit auch an den Enden des Drahtbügels. Dieses elektrische Feld entspricht der Induktionsspannung \(U\). Diese entsteht mit einer äquivalenten Begründung mithilfe des Induktionsgesetzes. Der magnetische Fluss durch die von der Drahtbügel und dem Stab eingeschlossene Fläche \(A\) ändert sich mit der Zeit, weil der Stab stets nach rechts bewegt wird. Diese Flächenänderung verursacht eben diese Induktionsspannung.

An diesem Experiment kann also die Äquivalenz des Induktionsgesetzes und der Lorentzkraft demonstriert werden.

Details zur Illustration
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