Berechnen sie die magnetische Energie des Feldes, wenn a) Luft und b) ein Eisenkern mit µ

Protokoll des LK Physik vom 14.1.2008 S.255

Nr:1

Eine Spule (n=230, l=20cm, A=15cm²) wird von einem Strom der Stärke I=5A durchflossen.

Berechnen sie die magnetische Energie des Feldes, wenn a) Luft und b) ein Eisenkern mit µ

=200 in der Spule ist.

n=230

l=20cm=0,2m A=15cm²=0,0015m² I=5A

W

=½L*I² L=µ

*µ

*(n²*A²)/l a) Luft

W

=½*(µ

*µ

*(n²*A²)/l)*I²

=½*(1*4 π*10

H/m*(230²*0,0015m²)/0,2m)*5²A²

=6,23*10

H*A² b) Eisenkern

W

=½*(µ

*µ

*(n²*A²)/l)*I²

=½*(200*4 π*10

H/m*(230²*0,0015m²)/0,2m)*5²A²

=1,25H*A²

Nr:5

Man kann Luft in elektrische Felder mit Feldstärken bis 10

V/m und magnetische Felder mit magnetischen Feldstärken bis zu 3T erzeugen. Berechnen sie die Energiedichten dieser Felder.

φ

=½*1/( µ

*µ

)*B²

=½*1/(1*(4π*10

H/m))*(3T)² 3,58*10

(H*T²)/m

φ

=½*ε

*ε

*E²

=½*(1*8,854*10

C*V/M*10

V/m

=44270J/m³ Nr:6

Der Heizwert von 1kg Steinkohle beträgt 29230kJ. Berechnen sie die Energiedichte von Steinkohle.

φ=φ

*29230kJ/kg φ

=2,26g/cm³

φ=6,6*10

J/m²

Nr:7

Eine 12V-Autobatterie speichert eine Ladung von 88Ah. Die Zellen haben ein Volumen von 7,8dm³. Berechnen sie die Energiedichte.

φ=U*I*t/V = 12V*88A*h/7,8dm³

=4,87*10

J/m³ Definition von Energiedichte:

Energiedichte= E/V= U*I*t/V=U*Q/V=12V*88Ah/(7,8*10

m³)= 4,87*10

J/m³