Kurz ein paar Worte zu mir, um das Niveau der Antworten entsprechend anzupassen:
Ich bin ein mathematisch interessierter Oberstufenschüler der nicht davor zurückschreckt, wenn entgegen dem Schulstoff ein paar Vektoren in der Erklärung vorkommen aber noch nicht studiert hat. Mein Ziel ist es die Sachen wirklich zu verstehen und nicht nur hinzunehmen.
In der Schule haben wir zur Einführung für die Induktion einen Metallstab der mit einem Spannungsmessgerät verbunden war in ein Magnetfeld bewegt. Das Spannungsmessgerät ist ausgeschlagen.
In einem Magnetfeld wirkt auf bewegte Ladungen die Lorentzkraft. Dadurch, dass der Stab bewegt wurde, wurden auch die Elektronen, also geladene Teilchen, im Stab bewegt. Auf sie wirkt also eine Lorentzkraft. Die Lorentzkraft ist orthogonal sowohl zur Richtung des Magnetfeldes als auch zur Bewegungsrichtung der Ladungen. Durch die Lorentzkraft werden die frei beweglichen Elektronen im Stab zur Seite geschoben. Auf der einen Seite liegt jetzt ein Elektronenüberschuss und auf der anderen Seite ein Elektronenmangel vor. Deshalb gibt es eine Ladungsdifferenz und somit auch eine Spannung.
Nun zu meinem Problem. Die Lorentzkraft wirkt, solange sich die Elektronen im Leiter durch ein Magnetfeld bewegen. Also müssten die Elektronen solange zur Seite geschoben werden, wie der Leiter durch das Magnetfeld bewegt wird. Demnach müsste auch eine Spannung induziert werden, solange sich der Leiter durch das Magnetfeld bewegt.
In der Realität ist die Induktionsspannung aber von der Änderung des magnetischen Flusses abhängig. Der Leiter und somit die Elektronen können sich noch so lange durch das Magnetfeld bewegen. Es wird trotzdem keine Spannung induziert, weil sich die vom Magnetfeld durchsetzte Fläche nicht ändert. Aber eigentlich müsste doch allein schon durch die Bewegung des Leiters die Lorenmtzkraft wirken.
Danke fürs klarstellen.
Habe gerade https://www.gutefrage.net/frage/warum-braucht-man-eine-flaechenaenderung-oder-magnetfeldaenderung-fuer-induktion gefunden. Meine Frage ist ein Duplikat. Hier wurde erklärt, dass sich die Induktion nicht nur mit der Lorentzkraft herleiten lässt sondern als Phänomen entdeckt wurde. Vielleicht hat ja noch jemand eine anschauliche Erklärung.
Der gestreckte Leiter befindet sich zur Zeit t = 0 noch nicht im Magnetfeld. Bei Eintritt in das Magnetfeld hat er bereits eine Anfangsgeschwindigkeit. Das Diagramm 4 vermittelt den zeitlichen Verlauf der Induktionsspannung.
LG H.