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Magnetische Induktion


 

Allgemeines:
Die magnetische Induktion (auch Faradaysche Induktion genannt) ist ein physikalischer Vorgang, bei dem ein elektrisches Feld durch Änderung der magnetischen Flussdichte entsteht (daneben gibt es noch die Induktion durch einen bewegten Leiter in einem homogenen Magnetfeld). Mit anderen Worten, es ist ein Vorgang, bei dem "Bewegung" in elektrische Energie umgewandelt wird. Dies geschieht z.B. indem ein Leiter durch ein Magnetfeld bewegt wird. Hierbei entsteht die sog. Induktionsspannung.
 

Wie entsteht die magnetische Induktion?
Man bewegt beispielsweise einen Magneten durch eine Spule (wichtig: geschlossener Leiter), also an einem Stück Draht vorbei. In diesem Metall befinden sich freibewegliche, elektrisch negativ geladene Elektronen (sog. Elektronengas -> siehe Metallbindung), die sich leicht bewegen lassen (wie jeder sicher weiss, übt ein Magnet eine Wirkung auf elektrische geladene Teilchen aus). Diese Elektronen werden durch die Lorenzkraft, die das bewegte Feld des Magneten (auf die Elektronen innerhalb des metallischen Leiters wirkt die Lorenzkraft) auf die Elektronen verurscht, innerhalb des Leiters bewegt und erzeugen somit eine elektrische Spannung (Induktionsspannung) und letzendlich ein Stromfluss (Induktionsstrom).
 

Wie kann man die Größe der magentischen Induktion ungefähr abschätzen?
Im allgemeinen wird die Induktionsspannung  in einer Spule umso größer, je

  • größer die Querschnittsflächer der Spule ist.
  • je höher die Anzahl an Windungen der Spule ist.
  • je stärker sich das Magnetfeld ändert.
  • je schneller sich das Magnetfeld ändert.


Welche Möglichkeiten der Induktion gibt es?

  • Eine Leiterschleife (Spule) befindet sich in einem Magnetfeld, dass sich ständig ändert. Die Formel zur Berechnung der Induktionsspannung lautet hierfür folgendermaßen:
  • Ein Leiter bewegt sich durch ein homogenes Magnetfeld. Die Formel zur Berechnung der Induktionsspannung lautet folgendermaßen:

Woher weiss man, in welche Richtung der Stromfluss ist (bei einem durch ein Magnetfeld bewegten Leiter)?
Wie nun das elektrische Feld induziert wird, kann man änlich wie bei der Lorentzkraft (Dreifinger-Regel) herleiten.

  • Dazu legt man die Hand auf eine Oberfläche, die Handfläche zeigt dabei nach oben, der Daumen ist dabei abgespreizt (ca. 90° Winkel)
  • Die Mangentfeldlinen zeigen senkrecht (von oben nach unten) auf die Handfläche.
  • Der abgespreizte Daumen zeigt die Bewegungsrichtung des Leiters an.
  • Die gestreckten Finger zeigen die Flussrichtung des Stromes an



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