Elektromagnetische Induktion — Physik, 14–17
Eine Änderung des Magnetfelds durch eine Spule kann eine Spannung erzeugen, auch ohne Batterie. Je schneller die Änderung und je mehr Windungen die Spule hat, desto größer ist meist die induzierte Spannung.
Veränderliche Felder erzeugen Spannung
Elektromagnetische Induktion entsteht, wenn sich der magnetische Fluss durch einen Leiter ändert. Dadurch werden Ladungen getrennt und eine induzierte Spannung erzeugt; bei geschlossenem Stromkreis fließt Strom. Ein Magnet, der in eine Spule hinein- oder herausbewegt wird, wirkt wegen der Feldänderung, nicht bloß wegen seiner Nähe.
Warum Induktion gebraucht wurde
Nachdem man Elektrizität und Magnetismus verbunden hatte, fragte man, ob Magnetismus Elektrizität erzeugen könne, so wie Elektrizität Magnetismus erzeugt. Versuche zeigten, dass ein gleichbleibendes Feld nicht genügt: Es muss sich gegenüber dem Leiter ändern. Damit konnte man Elektrizität ohne chemische Batterie erzeugen.
Eine einfache induzierte Spannung
Eine Spule mit 200 Windungen erlebt pro Windung eine Flussänderung von 0,006 Wb in 0,20 s. Die mittlere induzierte Spannung ist E = NΔΦ/Δt. Einsetzen: E = 200 × 0,006 ÷ 0,20 = 6 V. Eine umgekehrte Bewegung kehrt die Spannungsrichtung um, auch wenn der Betrag gleich sein kann.
Der häufige Denkfehler
Ein häufiger Fehler ist die Aussage, ein Magnet nahe einer Spule müsse dort Strom induzieren. Das scheint logisch, weil die Spule im Magnetfeld liegt; Induktion reagiert aber auf Änderung, nicht auf bloße Anwesenheit. Ein stillstehender Magnet erzeugt keinen dauernden Induktionsstrom, Bewegung oder Feldänderung schon.
Wo es verwendet wird
Generatoren drehen Spulen oder Magnete, sodass sich der magnetische Fluss ändert und Strom entsteht. Transformatoren nutzen Wechselstrom in einer Spule, um in einer anderen eine andere Spannung zu induzieren; Induktionsherde erhitzen geeignete Töpfe durch veränderliche Felder. Dafür braucht man veränderliche Felder und passend angeordnete Leiter.
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