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Versuche

Drei Grundversuche zur elektromagnetischen Induktion (Simulationen)

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Anhand von drei grundlegenden Versuchen kannst du erkennen, wann elektromagnetische Induktion auftritt.

Die folgenden drei Simulationen zeigen die grundlegenden Situationen, in denen du eine Erscheinung beobachten kannst, die in der Physik als elektromagnetische Induktion bezeichnet wird.

Der prinzipielle Aufbau ist in allen drei Simulationen gleich. In der Mitte der Simulation siehst du eine Spule mit mehreren Windungen, die an eine elektrische Quelle angeschlossen ist. Im Stromkreis befindet sich weiterhin ein Strommesser, an dem du ablesen kannst, wie groß die Stärke des Stroms ist, der durch die Spule fließt. Wie du bereits weißt, entsteht durch den Stromfluss ein magnetisches Feld im Innenraum, aber auch außerhalb der Spule. Wir bezeichnen diese Spule deshalb als Feldspule.

Rechts neben der Feldspule siehst du eine zweite Spule, die die gleiche Windungsrichtung wie die Feldspule, aber lediglich eine Windung besitzt. Diese Spule ist nur an einen empfindlichen Spannungsmesser angeschlossen. Da anhand dieser Spule die elektromagnetische Induktion beobachtet werden kann, bezeichnen wir sie als Induktionsspule.

Beachte, dass der Spannungsmesser an der Induktionsspule die gleiche Messrichtung wie der Strommesser in der Feldspule hat.

Erster Grundversuch

Aufbau und Durchführung

Im ersten Grundversuch kannst du (durch die Veränderung der Stärke des Stroms durch die Feldspule) die magnetische Feldstärke \(B\) des Magnetfelds verändern.

Beobachte dabei die Spannung, die der Spannungsmesser an der Induktionsspule anzeigt.

 

Magnetische Feldstärke B
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Abb. 1 Erster Grundversuch zur elektromagnetischen Induktion
Beobachtung

Zweiter Grundversuch

Aufbau und Durchführung

Im zweiten Grundversuch kannst du den Flächeninhalt \(A\) der Induktionsspule verändern.

Beobachte dabei die Spannung, die der Spannungsmesser an der Induktionsspule anzeigt.

Flächeninhalt A
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Abb. 2 Zweiter Grundversuch zur elektromagnetischen Induktion
Beobachtung

Beobachtungen zum zweiten Grundversuch

Dritter Grundversuch

Aufbau und Durchführung

Im dritten Grundversuch kannst du die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen Feldspule und Induktionsspule verändern.

Beobachte dabei die Spannung, die der Spannungsmesser an der Induktionsspule anzeigt.

Winkelweite φ
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Abb. 3 Dritter Grundversuch zur elektromagnetischen Induktion
Beobachtung

Ergebnis der drei Grundversuche

Am Spannungsmesser an der Induktionsspule lässt sich eine Spannung beobachten, wenn sich eine der folgenden Größen verändert:

  • die Feldstärke des Magnetfeldes, in dem sich die Induktionsspule befindet

  • der Flächeninhalt der Induktionsspule

  • die Weite des Winkels zwischen Feldspule und Induktionsspule

Der Entdecker der Induktion, der englische Physiker Michael FARADAY (1791 - 1867) stellte sich das Magnetfeld als etwas vor, das aus einem Magneten (oder einer stomdurchflossenen Spule) heraus in und dann durch den Raum fließt. Mit dieser Vorstellung kann man die Beobachtungen der drei Grundversuche sehr schön zusammenfassen:

Am Spannungsmesser an der Induktionsspule lässt sich eine Spannung beobachten, wenn sich die "Menge an Magnetfeld, die durch die Fläche der Induktionsspule hindurchfließt" verändert.