Induktion im ruhenden und bewegten Leiter?
Guten Tag zusammen,
kann mir jemand irgendwie die Induktion in einem ruhenden und einem bewegten Leiter erklären und wie eine Leiterschleife funktioniert, Ich verstehe diese Thema einfach nicht
danke im Vorraus
1 Antwort
Leiter:
Wenn man einen Leiter (z.B. Stab) SENKRECHT zu einem Magnetfeld bewegt werden die freien Ladungen eine Kraft erfahren, die sie zu einem Ende des Leiters drückt (google dazu mal LinkeHandRegel). Ungleichmäßig verteilte Ladung = Spannung und das nennt man dann Induktion. Die Kraft heißt Lorentzkraft und hängt von der Geschwindigkeit mit der man den Leiter bewegt ab. Sie wirkt aber nur bei SENKRECHTER Bewegungskomponente zum Magnetfeld.
Leiterschleife:
Stellen wir uns eine viereckige Schleife vor, die in ein Magnetfeld senkrecht fällt. Die Schleife besteht quasi aus vier Leitern. Für die Lorentzkraft gilt F = B*v*q
1.) B=0: Ohne Magnetfeld keine Lorentzkraft, also keine Induktion
2.) B = konst.: Wenn sie sich NUR IM Magnetfeld bewegt will im Leiter oben der Strom in die gleiche Richtung, wie im Leiter unten. Also will der eine im Uhrzeigersinn und der andere entgegen diesem. Die Lorentzkraft ist für beide, weil sie sich ja gleich schnell bewegen, gleich groß und die Ströme heben sich auf. Also findet von außen betrachtet keine Induktion statt.
3.) B-Veränderung1: Beim Eintauchen ins Magnetfeld ist für kurze Zeit der obere Leiter noch draußen, während der untere schon drin ist. In diesem Moment heben sich die Kräfte nicht mehr auf und es findet Induktion statt. Das Gleiche gilt fürs Austauchen aus dem Magnetfeld nur, dass die Induktionsspannung halt ein anderes Vorzeichen hat.
4.) B-Veränderung2: Man kann auch die Stärke des Magnetfeldes varieren um eine Spannung zu induzieren
5.) v-Veränderung: Jetzt drehen wir die Schleife im Magnetfeld d.h. mal haben die Leiter eine senkrechte Geschwindigkeit zum Magnetfeld, mal eine wagerechte und irgendwas dazwischen. Jetzt zählt, welche Angriffsfläche der Schleife eine senkrechte Komponente zum Magnetfeld hat, weil nur dann die Lorentzkraft wirkt.
Induktion findet also immer dann statt, wenn sich das Magnetfeld und/oder die "Angriffs"-Fläche ÄNDERT. Das bringt uns zum algemeinen Induktionsgesetzt:
U = -n*(A*B)'
n sind die Anzahl der Spulenwindungen und A die Fläche und B das Magnetfeld.