Elektromagnetische Induktion

Die elektromagnetische Induktion ist ein Vorgang, bei dem durch Bewegung eines elektrischen Leiters senkrecht zu den Feldlinien eines magnetischen Feldes zwischen den Enden des Leiters eine elektrische Spannung und ein Stromfluss erzeugt werden. Dies kommt dadurch zustande, dass auf Elektronen innerhalb eines metallischen Leiters bei der Bewegung des Leiters in einem Magnetfeld eine Kraft (Lorenzkraft) wirkt (Bild 2). Die entstehende Spannung nennt man Induktionsspannung, den fließenden Strom Induktionsstrom. Die Richtung des Induktionsstromes ist davon abhängig, in welcher Weise sich das von der Spule umfasste Magnetfeld ändert (Lenzsches Gesetz).

Erzeugung einer Induktionsspannung durch Bewegung eines Magneten

Nähere Untersuchungen haben ergeben, dass das Entstehen einer Induktionsspannung nicht an die Bewegung im Magnetfeld gebunden ist, sondern lediglich an die Änderung des von der Spule bzw. dem Leiter umfassten Magnetfeldes.

Die Erkenntnisse zur elektromagnetischen Induktion sind im Induktionsgesetz zusammengefasst:

In einer Spule wird eine Spannung induziert, wenn sich das von der Spule umfasste Magnetfeld ändert.
Die Induktionsspannung ist umso größer,

  • je schneller sich der räumliche Anteil des von der Spule umfassten Magnetfeldes ändert (je schneller man z. B. die Spule im Magnetfeld bewegt),
  • je stärker sich das von der Spule umfasste Magnetfeld ändert,
  • je schneller die Änderung der Stärke des Magnetfeldes erfolgt.

Das Magnetfeld für die elektromagnetische Induktion kann sowohl durch Dauermagneten als auch durch Elektromagneten erzeugt werden.

Erzeugung einer Induktionsspannung durch Bewegung eines Leiters in einem Magnetfeld

Für die Erzeugung von Induktionsspannungen gibt es ganz verschiedene Anordnungen. Der Betrag der Induktionsspannung in einer Spule ist auch vom Bau der Spule abhängig. Einige Möglichkeiten sind in Bild 3 dargestellt.

Für eine Spule gilt, dass die in ihr induzierte Spannung umso größer ist,

  • je größer die Windungsanzahl der Spule ist,
  • je größer die Querschnittsfläche der Spule ist.

In einer Spule mit Eisenkern wird eine wesentlich größere Spannung erzeugt als in einer Spule ohne Eisenkern.

Die elektromagnetische Induktion und das Induktionsgesetz wurden 1831 von dem englischen Physiker MICHAEL FARADAY (1791-1867) entdeckt.
Die elektromagnetische Induktion wird heute in vielen elektrischen Geräten genutzt. Die wichtigsten Anwendungen der elektromagnetischen sind Generatoren und Transformatoren. Genaure Information dazu sind unter diesen Stichwörtern zu finden.

Verschieden Möglichkeiten der Erzeugung einer Induktionsspannung
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