In den vorherigen Kapiteln haben wir uns mit dem Aufbau von Magneten beschäftigt, dabei haben wir gesehen, dass ein stromdurchflossener Leiter ein Magnetfeld erzeugt. Dies nutzt man im Alltag zur Konstruktion von Elektromagneten. Der umgekehrte Prozess, die Erzeugung einer elektrischen Spannung mit Hilfe eines Magnetfeldes, findet auch vielseitige Anwendung in der Technik, beispielsweise als Fahrraddynamo.
Nun wollen wir uns dieses Phänomen genauer ansehen und v.a. wie man es “berechnen” kann. 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.
Man bewegt beispielsweise einen Magneten durch eine Spule (wichtig: geschlossener Leiter), also an einem Stück Draht vorbei. In diesem Metall befinden sich frei-bewegliche, 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 Lorentzkraft, die das bewegte Feld des Magneten (auf die Elektronen innerhalb des metallischen Leiters wirkt die Lorentzkraft) auf die Elektronen verursacht, innerhalb des Leiters bewegt und erzeugen somit eine elektrische Spannung (Induktionsspannung) und letztendlich ein Stromfluss (Induktionsstrom).
Wie kann man die Größe der magnetischen Induktion ungefähr abschätzen?
Im Allgemeinen wird die Induktionsspannung in einer Spule umso größer, je
Wie nun das elektrische Feld induziert wird, kann man ähnlich wie bei der Lorentzkraft (Dreifinger-Regel) herleiten.