Elektromagnetische Induktion — Sport, 14–17 Jahre
Ein sich änderndes Magnetfeld kann in einem Draht eine Spannung erzeugen. Sport, 14–17 Jahre.
Magnetismus erzeugt Elektrizität
Bewegt man einen Magneten nahe an einer Drahtspule, ändert sich das Magnetfeld durch die Spule. Dadurch entsteht eine Spannung, die bei geschlossenem Stromkreis einen Strom treiben kann. Ein ruhender Magnet neben einer ruhenden Spule erzeugt keine Induktionsspannung.
Warum Induktion wichtig ist
Batterien sind nützlich, speichern aber nur begrenzt chemische Energie. Man brauchte eine Möglichkeit, durch Bewegung ständig elektrischen Strom zu erzeugen. Faradays Entdeckung zeigte, dass veränderlicher Magnetismus mechanische Bewegung in elektrische Energie umwandeln kann: das Prinzip von Generatoren und Motoren.
Einen Magneten durch eine Spule bewegen
Wir verbinden eine Spule mit einem Galvanometer und schieben den Nordpol eines Magneten hinein. Schritt 1: Das Magnetfeld durch die Spule nimmt zu. Schritt 2: Der Zeiger schlägt aus und zeigt Induktionsstrom. Schritt 3: Hält der Magnet an, geht der Zeiger auf null zurück. Beim Herausziehen kehrt der Ausschlag um.
Die Falle des ruhenden Magneten
Man könnte denken, jeder Magnet nahe einem Draht erzeugt Strom, weil Magnete manche Körper deutlich beeinflussen. Induktion hängt aber von einem sich ändernden Magnetfeld durch den Stromkreis ab, nicht nur vom Magneten. Schnellere Bewegung erzeugt meist eine größere Spannung.
Generatoren und kabelloses Laden
In einem Kraftwerksgenerator drehen Turbinen Magnete oder Spulen und verändern dadurch ständig das Magnetfeld, sodass Wechselspannung entsteht. Kabellose Ladegeräte nutzen wechselnde Ströme in einer Spule, um ein veränderliches Feld zu erzeugen, das in einer nahen Spule Spannung induziert. Beide beruhen auf derselben Idee.
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