Direkt zum Inhalt

Grundwissen

Induktionserscheinungen

Das Wichtigste auf einen Blick

Induktionsspannungen \(U_{\rm{i}}\) kann man beobachten, wenn sich in einer Induktionsanordnung (ein magnetisches Feld und eine Leiterschleife mit angeschlossenem Spannungsmesser) eine der folgenden Größe ändert:

  • die magnetische Feldstärke \(B\) des magnetischen Feldes
  • der Inhalt \(A\) der Fläche der Leiterschleife, die vom magnetischen Feld durchsetzt wird
  • die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen dem magnetischem Feld und der Leiterschleife

In den drei Grundversuchen zur Induktion (vgl. den ersten Link am Ende dieses Artikels) wurde jeweils eine sogenannte Induktionsanordnung gezeigt, bestehend aus einem magnetischen Feld (z.B. dort erzeugt durch eine stromdurchflossene Spule) und einer Leiterschleife mit angeschlossenem Spannungsmesser.

Dort konntest du beobachten, dass bei bestimmmten Veränderungen der Anordnung der Spannungsmesser in der Leiterschleife eine Spannung, die sogenannte Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\) anzeigt. Die Spannung ist zu beobachten, wenn sich

Magnetische Feldstärke B
HTML5-Canvas nicht unterstützt!
Abb. 1 Erster Grundversuch zur elektromagnetischen Induktion
  • die magnetische Feldstärke \(B\) des magnetischen Feldes ändert (Änderung der magnetische Feldstärke)

Flächeninhalt A
HTML5-Canvas nicht unterstützt!
Abb. 2 Zweiter Grundversuch zur elektromagnetischen Induktion
  • der Inhalt \(A\) der Fläche der Leiterschleife, die vom magnetischen Feld durchsetzt wird, ändert (Änderung des Flächeninhalts)

Winkelweite φ
HTML5-Canvas nicht unterstützt!
Abb. 3 Dritter Grundversuch zur elektromagnetischen Induktion
  • die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen dem magnetischem Feld und der Leiterschleife ändert (Änderung der Winkelweite)

Aus den quantitativen Versuchen zu diesen drei Situationen (vgl. die drei folgenden Links am Ende des Artikels) konntest du herausarbeiten, dass

  • bei der Änderung \(\frac{{dB}}{{dt}}\) der magnetische Feldstärke sich die Induktionsspannung berechnet durch \({U_{\rm{i}}} = - A \cdot \frac{{dB}}{{dt}}\)

  • bei der Änderung \(\frac{{dA}}{{dt}}\) des Flächeninhalts sich die Induktionsspannung berechnet durch \({U_{\rm{i}}} = - B \cdot \frac{{dA}}{{dt}}\)

  • bei der Änderung \(\frac{{d \varphi}}{{dt}}\) der Winkelweite sich die Induktionsspannung berechnet durch \({U_{\rm{i}}} = A \cdot B \cdot \frac{{d \varphi}}{{dt}} \cdot \sin\left(\varphi\right)\)

Die bisherigen Beobachtungen zur Induktionsspannung sehen mit den drei verschiedenen Änderungsmöglichkeiten recht unübersichtlich aus. In den folgenden Artikeln wird es uns aber gelingen, alle drei Situationen auf die Änderung einer einzigen physikalischen Größe zurückzuführen. Damit werden wir auch die drei Gleichungen zu einer einzigen Gleichung zusammenfassen können. Sei gespannt!