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

• Demonstration der magnetischen Kraft zwischen zwei parallel verlaufenden, stromdurchflossenen geraden Leitern

In einer Induktionsanordnung gelten folgende Bedingungen:

• die magnetische Flussdichte \(B\) des homogenen magnetischen Feldes ist konstant
• der Flächeninhalt \(A\) der (Teil-)Fläche der Leiterschleife oder Spule mit der Windungszahl \(N\), die sich im magnetischen Feld befindet, ist konstant

Wenn sich die Richtung oder die Orientierung des Feldvektors \(\vec B\) oder des Flächenvektors \(\vec A\) und damit die Weite \(\varphi\) des Winkels zwischen dem Feldvektor \(\vec B\) und dem Flächenvektor \(\vec A\) mit der Änderungsrate \(\frac{d \varphi}{dt}\) ändert, dann berechnet sich die Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\) durch \(U_{\rm{i}} =  N \cdot B \cdot A \cdot \frac{d \varphi}{dt} \cdot \sin\left(\varphi\right)\).

• Nachweis der auftretenden Induktionsspannung bei der Bewegung eines Leiters im Magnetfeld.
• Demonstration des Generatorprinzips: Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie.

• Das Magnetfeld um einen geraden Leiter verläuft in konzentrischen Kreisen um den Leiter.
• Richtung und Stärke des Magnetfeldes werden u.a. von Stromstärke und Stromrichtung im Leiter bestimmt.
• Die Richtung und die Orientierung des Magnetfeldes kannst du mit der Rechten-Faust-Regel ermitteln.

• Der magnetische Fluss \(\Phi = B \cdot A \cdot \cos\left(\varphi\right)\) ist salopp gesagt das Maß für die "Menge an Magnetfeld, das in einer Induktionsanordnung durch die Leiterschleife fließt".
• In einer Induktionsanordnung kann man am Spannungsmesser in der Induktionsspule immer dann eine Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\) beobachten, wenn sich der magnetische Fluss \(\Phi\) durch die Leiterschleife ändert.
• Der Wert der Induktionsspannung berechnet sich durch \({U_{\rm{i}}} = - \frac{{d\Phi }}{{dt}}\) bzw. für den Fall einer Spule mit \(N\) Windungen als Leiterschleife \({U_{\rm{i}}} = - N \cdot \frac{{d\Phi }}{{dt}}\).

• Herrscht an einem Punkt ein magnetisches Feld mit bekannter Richtung, Orientierung und bekanntem Betrag \(B\) der magnetischen Flussdichte und befindet sich an diesem Punkt ein Leiterstück der Länge \(l\), durch das ein Strom der Stärke \(I\) fließt, dann kannst du die Richtung, die Orientierung und den Betrag der magnetischen Kraft \(\vec F_{\rm{mag}}\) auf dieses Leiterstück bestimmen.
• Die Richtung und die Orientierung der magnetischen Kraft \(\vec F_{\rm{mag}}\) auf das Leiterstück bestimmst du mit Hilfe der Drei-Finger-Regel der rechten Hand (Daumen in elektrische Stromrichtung, Zeigefinger in Magnetfeldrichtung → Mittelfinger in Kraftrichtung).
• Den Betrag \(F_{\rm{mag}}\) der magnetischen Kraft auf das Leiterstück berechnest du mit der Formel \({F_{{\rm{mag}}}} = I \cdot l \cdot  B \cdot \sin \left( \varphi \right)\), wobei \(\varphi\) die Weite des Winkels zwischen \(\vec B\) und \(\vec I\) ist.

• Im Magnetfeld einer Spule ist Energie gespeichert.
• Die magnetische Feldenergie einer Spule beträgt \({E_{\rm{mag}}}\left( t \right) = {\textstyle{1 \over 2}} \cdot L \cdot {I^2}\left( t \right)\)

• Man unterscheidet bei der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen zwischen Nahfeld und Fernfeld.
• Das Nahfeld ist in unmittelbarer Nähe zur Quelle/Antenne.
• Im Fernfeld schwingen elektrisches und magnetisches Feld in Phase.

• Qualitativer Nachweis des Auftretens des Hall-Effektes
• Nachweis von \(U_{\rm{H}} \sim I_{\rm{quer}}\)

• Selbstinduktion ist die Induktionswirkung eines Stromes auf seinen eigenen Leiterkreis
• Die Induktionsspannung \(U_{\rm{i}}\) ist proportional zur Änderungsrate \(\frac{dI}{dt}\)
• Es gilt \(U_{\rm{i}}=-L\cdot \frac{dI}{dt}\), wobei \(L\) die sog. Induktivität ist

• Ein Schwingkreis besteht zentral aus einem Kondensator mit Kapazität \(C\), der zu Beginn mittels elektrischer Quelle auf \(U_0\) aufgeladen wird, und einer Spule der Induktivität \(L\).
• Im ungedämpften Fall schwingt der Kreis harmonisch mit der Schwingungsdauer \(T = 2 \cdot \pi \cdot \sqrt {L \cdot C}\)
• Die Spannung über dem Kondensator wird beschrieben durch \(U_C(t) = \left| {{U_0}} \right| \cdot \cos \left( {{\omega _0} \cdot t} \right)\quad {\rm{mit}}\quad{\omega _0} = \sqrt {\frac{1}{L \cdot C}}\)

• Wenn durch einen geraden und sehr langen Leiter ein elektrischer Strom fließt, dann haben die Feldlinien des magnetischen Feldes die Form von Kreisen, die in Ebenen senkrecht zu dem Leiter verlaufen und ihren Mittelpunkt im Leiter haben.
• Die Orientierung des Feldes kann man mit der ersten Rechte-Faust-Regel bestimmen.
• Ist \(I\) die Stärke des Stroms im Leiter und \(r\) der Abstand eines Punktes zum Leiter, dann berechnet sich der Betrag der magnetischen Flussdichte \(B\) an diesem Punkt durch \(B = {\mu _0} \cdot \frac{1}{{2 \, \pi \cdot r}} \cdot I\) mit der magnetischen Feldkonstanten \(\mu_0=1{,}2566\cdot 10^{-6}\,\rm{\frac{N}{A^2}}\).

• Der Widerstand der Bauteile in einem Schwingkreis führt zur Dämpfung der Schwingung.
• Die Differentialgleichung der gedämpften elektromagnetischen Schwingung ist \(L \cdot \ddot Q + \frac{Q}{C} + R \cdot \dot Q = 0\).

• Veranschaulichung der magnetischen Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter
• Untersuchung der Richtung der magnetischen Kraft
• Herleitung oder Bestätigung der Drei-Finger-Regel der rechten Hand

• Das Auftreten von Induktionsspannungen kann mithilfe der LORENTZ-Kraft erklärt werden
• Ladungstrennung aufgrund von Bewegung von Ladung im Magnetfeld wird als Induktionsspannung messbar
• Wenn sich die vom Magnetfeld durchsetzte Fläche eines Leiterrahmens ändert, wird eine Induktionsspannung messbar

• Als HELMHOLTZ-Spule bezeichnet man eine Anordnung von zwei kurzen Spulen mit großem Radius \(R\) und gleicher Windungszahl, die im Abstand \(R\) auf derselben Achse parallel aufgestellt und gleichsinnig von Strom durchflossen werden. In der Mittelebene der beiden Spulen entsteht ein Bereich mit weitgehend homogenem magnetischem Feld.
• Die Orientierung des magnetischen Feldes kann man mit der zweiten Rechte-Faust-Regel bestimmen.
• Ist \(N\) die Anzahl der Windungen und \(R\) der Radius der Spulen sowie \(I\) die Stärke des Stroms durch die Spule, dann berechnet sich der Betrag \(B\) der magnetischen Flussdichte in der Mittelebene des Spulenpaars durch \(B = {\mu _0} \cdot \frac{{8 \cdot N}}{{{{\sqrt {125} }} \cdot R}} \cdot I\) mit der magnetischen Feldkonstanten \(\mu_0=1{,}2566\cdot 10^{-6}\,\rm{\frac{N}{A^2}}\).