Grundwissen

Die Regel von Lenz

Beim Grundversuch zur Induktion wurde eine Leiterschaukel im Magnetfeld eines Hufeisenmagneten durch eine äußere Kraft F_a bewegt. Dabei kam es zur Ladungstrennung im Leiter, die wir mit einem Spannungsmesser nachgewiesen haben.

Ersetzt man nun den hochohmigen Spannungsmesser durch einen niederohmigen Strommesser, so kann im Leiterkreis ein merklicher Strom fließen, d.h. man hat einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld vorliegen, auf den eine Kraft F* wirkt, deren Richtung mit der ersten UVW-Regel ermittelt werden kann. Die folgende Animation zeigt die Gedankenschritte zur Ermittlung der Richtung von F*.

Hinweis:
Zum besseren Verständnis sind die oben beschriebenen Vorgänge in der Animation zeitlich versetzt dargestellt. Tatsächlich ist es so, dass beim Einsetzen der Bewegung sofort die Ladungstrennung, der Strom und die Kraft F* existent sind.

Auf das obige Problem angewandt bedeutet dies:
Die Bewegung des Leiters aufgrund der äußeren Kraft ruft einen Induktionsstrom hervor, der die Ursache für die Kraft F* ist, welche die Bewegung des Leiters (und dies ist die Ursache für den Induktionsstrom) zu hemmen sucht.

Hinweis:
Wäre die Kraft F* bei dem obigen Versuch nach rechts gerichtet, so würde sie die Bewegung unterstützen. Der Leiter würde sich dann- ohne Einwirkung von außen - immer schneller bewegen. Dies wäre ein Energiezuwachs ohne dass man von außen Energie zuführt (Widerspruch zum Energiesatz).

Mit der Regel von Lenz kann auch die folgende Versuchsserie verstanden werden:
(Quelle: www.bsnu.nu.by.schule.de/rsv/itbu/ph-07.htm)

Versuch:
Nähert man einen Magneten einer kurzgeschlossenen und frei aufgehängten Spule, so wird die Spule in Bewegung versetzt.

Erklärung:
Infolge der Bewegung des Magneten ändert sich die Stärke des von der Spule umfassten Magnetfeldes, so dass in der Spule eine Induktionsspannung erzeugt wird. Im geschlossenen Leiterkreis (die Spule ist kurzgeschlossen) fließt folglich ein Induktionsstrom, der selbst ein Magnetfeld hervorruft, welches mit dem des Stabmagneten in Wechselwirkung tritt.