Induktion

Induktion ist das Entstehen einer Spannung (Induktionsspannung) in einem Stromkreis. Sie trifft auf, wenn ein Leiter von einem sich veränderndem Magnetfeld umgeben wird. Um dies zu erreichen kann entweder ein konstantes Magnetfeld, zum Beispiel von einem Dauermagneten, relativ zum Leiter bewegt werden oder ein zeitlich veränderliches Magnetfeld, zum Beispiel von einem Elektromagneten, verwendet werden.

Induktionsspannung im zeitlich konstanten Magnetfeld

 

Bewegt man ein konstantes Magnetfeld, das ja bekanntlich nach außen hin abnimmt, relativ zu einem Leiter, so verändert sich dort der Wert des Magnetfeldes. Auf diese Weise tritt eine Induktionsspannung auf, wobei die Polung davon abhängt, ob das Magnetfeld beim Leiter zu- oder abnimmt. Der Effekt wird verstärkt, wenn man statt eines einfachen Leiters eine Spule verwendet und den Dauermagneten in diese herein- und herausbewegt.

 

Die Formel zur Berechnung des Momentanwertes der Induktionsspannung lautet:

N: Windungszahl der Spule (bei einer Leiterschlaufe ist N=1)

B: magnetische Feldstärke (konstant)

A: Querschnitt der vom Magnetfeld durchsetzten Fläche (in diesem Fall der Spule)

B und A müssen für diese Formel senkrecht zueinander stehen.

A muss dabei nach der Zeit abgeleitet werden. Wenn sich die Fläche gleichmäßig verändert, kann der Wert direkt errechnet werden.

[AD] Induktionsspannung im zeitlich veränderlichen Magnetfeld

Zur Magnetfeldänderung lässt sich auch ein zeitlich veränderliches Magnetfeld verwenden. Dazu wird eine Erregerspule (Elektromagnet) von einem veränderlichen Strom durchflossen. Dadurch wird in der Induktionsspule eine Spannung induziert.

 

Steigt die Stromstärke im Erregerkreis linear an, dann ist immer konstant, das heißt dass auch konstant ist. In der Induktionsspule wird eine konstante Spannung induziert, die proportional zu ist.

Ändert man die Windungszahl N der Induktionsspule, so stellt man fest, dass U proportional zu N ist.

N: Windungszahl der Spule

A: Querschnittsfläche der Induktionsspule (konstant)

Die Formel zur Berechnung des Momentanwertes der Induktionsspannung lautet:

A und B müssen senkrecht zueinander sein.

Das Induktionsgesetz

Bei gleichzeitiger Änderung von magnetische Feldstärke und Querschnittsfläche addieren sich die beiden bereits hergeleiteten Formeln für die Induktionsspannung.

Φ (phi): Flussdichte