Aufgabe Vorschlag B1 - Aufgabe 3 · Abitur Hessen Physik GK 2022

In einem anderen Experiment (Material 4) bewegt sich eine Leiterschleife, die mit einem Spannungsmessgerät verbunden ist, gleichförmig mit der konstanten Geschwindigkeit von $v = 0{,}16\text{ m/s}$ durch ein homogenes Magnetfeld der Flussdichte $B$, das als scharf begrenzt angenommen wird. Die Feldlinien verlaufen senkrecht zur Fläche der Leiterschleife. Von der Anordnung sind folgende Angaben bekannt: $a = 2\text{ cm}$, $b = 4\text{ cm}$, $B = 0{,}2\text{ T}$, Länge des Magnetfelds $L = 8\text{ cm}$, Breite des Magnetfelds $S = 4\text{ cm}$.

Material 4: Bewegung einer Leiterschleife durch ein homogenes Magnetfeld

Hinweise: Die Feldlinien des Magnetfelds zeigen in die Zeichenebene hinein. Die Fläche zwischen den Zuleitungskabeln soll vernachlässigt werden. Die Zeichnung ist nicht maßstabsgetreu.

3.1

Berechnen Sie den Betrag der induzierten Spannung beim Eintritt in das Magnetfeld. [3 BE]

3.2

Die Leiterschleife tritt zum Zeitpunkt $t = 0\text{ s}$ in das Magnetfeld ein.

Stellen Sie den Spannungsverlauf für ein vollständiges Durchlaufen des Magnetfelds in einem Zeit-Spannung-Diagramm dar.

Erläutern Sie die Entstehung der im Diagramm dargestellten Spannungen. [8 BE]

3.3

Beschreiben Sie, wie sich eine Verdopplung der Geschwindigkeit auf das Diagramm der Aufgabe 3.2 auswirkt. [2 BE]