Elektrodynamik

• Induktion

  Zwischen den Enden einer Leiterschleife oder Spule wird Spannung induziert.

  Der Betrag der induzierten Spannung ist umso größer, je schneller sich die Fläche As bzw. der Betrag B der magnetischen Flußdichte ändert.

  Im Falle der Flächenänderung lässt sich das Auftreten einer Induktionsspannung auf die Wirkung der Lorentzkraft zurückführen. Dies lässt sich besonders gut

  an der Leiterschaukel demonstrieren

  
• Lenzsches Gesetz und Energieerhaltung

  Die Polung der Induktionsspannung wird durch das lenzsche Gesetz beschrieben:

  • Die Induktionsspannung ist so gepolt, das ein durch sie hevorgerufener Strom der Ursache entgegenwirkt
  • Wäre dies nicht der Fall. so wäre der Energieverhaltungssatz verletzt.

  Das Minuszeichen in den Formeln für die Induktionspannung berücksichtigt das lenzsche

  Gesetz bezüglich einer im Stromkreis schon wirkenden Spannung.
• Thomsonscher Ringversuch

  Wenn man Strom in eine Spule gibt, dann entsteht um die Spule herum ein Magnetfeld B.

  Dieses bewirkt das in dem Aluminium-Ring ein Induktionsstrom lind entsteht. Durch den Strom entsteht auch um den Ring ein Magnetfeld Bind. "Dieses Magnetfeld muss nach dem Lenschen Gesetz der Ursache also B entgegen wirken.

  Somit ist auch die Stromflussrichtung, nach der Linken-Faust-Regel, nach unten festgesetzt. Beide Magnetfelder stoßen sich auf Grund der entgegengesetzten MagnetfeldRichtungen ab, sodass der Ring mit F abhebt.

  
• Wirbelströme

  Nicht nur bei Spulen, sondern auch in ausgedehnten elektrischen Leitern Tritt Induktion auf. Die dabei entstehenden Wirbelströme wirken gemäß dem lenschen Gesetz ihrer Ursache entgegen.

  Dies wird ausgenutzt zum berührungslosen Bremsen Z. B bei Achterbahnen, oder zur Intensitätskontrolle bei Fahrradergometern

  Durch Wirbelströme heizen sich Metalle auf. Diese Wirkung kann erwünscht sein, Wie beim Induktionsherd, oder unerwünscht, wie bei Eisenkernen von Transformatoren.
• Wirbelstrombremse

  • Magnet wird in das Magnetfeld der Spule bewegt
  • Magnetfeldänderung in der Spule
  • Spannung wird induziert
  • Induktionsspannung verursacht eigenes Magnetfeld
  • Magnetfelder treten in Wechselwirkung
  • Drehbewegung wird gestoppt

  
• Induktionsherd

  • Induktionsspule wird von hochfrequenten Strom durchflossen
  • Wechselstrom verursacht ein sich schnell veränderndes Magnetfeld
  • Magnetfeld durchsetzt den metallischen Boden des Topfes = Wirbelströme
  • induzierte Wirbelströme und Unmagnetisierungsverluss

  -> Erwärmung des Topfs und Keramilplatte

  
• Generator

  Generatoren wandeln mechanische Energie in elektrische

  Energie. Dazu dreht sich eine Spole in einem Magnetfeld

  Zwischen den Spolendenen wird dabei eine Spannung induziert.

  Ist die Drehung gleichförmig und das Magnetfeld homogen,

  so entsteht eine sinusförmige Wechselspannung.

  
• Transformator

  Transformatoren können die Höhe einer Wechselspannung verändern. Sie besteht aus zwei gegeneinander isolierten Spulen, die einen gemeinsamen Eisenkern haben. An einer der

  Spulen (Primärspule) legt man eine Wechselspannung an.An der anderes Spule (Sekundärspule) kann man dann die Wechselspannung abgreifen

  Die beiden Spannungen verhalten sich zueinander wie die Windungszahlen der Spulen.