Elektrische Induktion: Weshalb eilt die Spannung dem Strom vor?
Meine Frage bezieht sich auf ein Video von Simple Club:
Ab Minute 0:45 wird erklärt, dass sich die Elektronen so verschieben, dass durch den Potentialunterschied (mehr Elektronen rechts als links im Leiter) eine elektrische Spannung entsteht. Genau so habe ich es mir vorgestellt als ich mir den Versuch von Faraday mit dem Eisenring durchgelesen habe.
kaptile 7.2.6 im unteren Link
https://www.elektrotechnik-fachbuch.de/e_grundlagen_kap_07_2v2.html
Wenn sich doch aber durch die Lorenzkraft (Magnetfeldeinwirkung) die Elektronen im Leiter bewegen, fließt doch in dem Bereich ein Strom (Ladung pro Zeit) oder verstehe ich das falsch?
Wenn aber zuerst der Strom fließen (Elektronen die sich nach rechts bewegen im Video) muss damit es zu einem Potentialunterschied kommt, wie kann es dann sein, dass bei einer Spule die Spannung dem Strom voreilt? Also anders ausgedrückt „weshalb ist zuerst die Spannung da bevor der Strom fließen kann?“
Würde mich auf eine Antwort von Profis freuen :)
2 Antworten
Ich bin mir nicht ganz sicher, auf was du hinaus möchtest. Ist es der Merkspruch: "An Induktivitäten, Ströme sich verspäten"? Den Spruch fand ich schon immer bisschen blöd - er bezieht sich auf Wechselspannungen, die von außen an eine Spule angelegt werden. Hintergrund ist, dass wenn eine Spannung angelegt wird, ein bestimmter Strom fließen möchte... Aber der Strom wird durch die Selbstinduktion gehemmt. Die Spule baut zunächst eine Induktionsspannung auf, die der Ursache entgegen wirkt. Der Aufbau des Magnetfeldes braucht Zeit.
Redest du davon, dass von der Induktionsspannung die Rede ist, die Ursächlich für einen Strom ist? Aber auf der anderen Seite die Induktionsspannung durch Ladungsträgerverschiebung (und somit Strom) zustande kommt?
Das liegt eher an unterschiedlichen Betrachtungsweisen. Dass ein veränderliches Magnetfeld eine Spannung erzeugt, stammt aus den faradayschen Induktionsgesetz und wurde später in die Maxwellgleichungen aufgenommen. Zu der Zeit gab es noch kein Wissen über die genauen physikalischen Zusammenhänge, Lorentzkraft...
Die Aussage ist aber auch: Es braucht quasi keinen geschlossenen Stromkreis, um die Spannung messen zu können und wenn ein geschlossener Stromkreis vorliegt, ist der Strom entsprechend abhängig vom Widerstand.
Die Lorentzkraft als Ursache der Bewegung der Elektronen kam erst später mit der speziellen Relativitätstheorie. Im Grunde ist sie ein Ergebnis der Herleitung, dass Magnetismus kein eigenes Phänomen ist, sondern auf relativistische Effekte und die elektrische Coulombkraft zurückzuführen ist.
Dieser Strom bei der Ladungstrennung entsteht aber eben nur in der Spule selbst und hat mit dem restlichen Stromkreis nichts zu tun. Daher baut sich in der Spule eine Spannung auf. Daher entsteht auch wenn man eine Spule im Gleichstromkreis betrachtet eine Spannung durch selbst Induktion. Es wird eine Spannungsquelle angeklemmt und innerhalb der Spule fließt ein kleiner Strom welcher für ein Magnetfeld sorgt und eine Spannung in die Spule selbst wieder induziert, der dann der außen angelegten Spannung entgegen wirkt. Diese Spannung ist genauso groß wie die außen angelegte Spannung. Wenn es keine Magnetfeldänderung mehr gibt, wird auch nichts mehr induziert und es kann ein Strom beginnen zu fließen. Du wirst dann einen langsamen Anstieg des Stromes sehen:
nach außen betrachtet fließt kein Strom aufgrund aber der Ladungstrennung eben durch die induzierte Spannung haben wir eine Spannung dort anliegen der der außen angelegten Spannung entgegenwirkt und seine Ursache zu hemmen versucht.
Die Rotation eines magnetischen Feldes führt zu der negativen Ableitung der Rotation eines elektrischen Feldes währe dem nicht so, würde das elektrische Feld durch das magnetische Feld sogar noch mehr an Energie gewinnen und zusätzlich beschleunigt das ist aber nicht das was wir in unseren experimenten etc sehen. Darum auch das Minus im Induktionsgesetz ansonsten hätten wir ein Problem im Energieerhaltungssatz :)
