Induktion der Bewegung

Induktion der Bewegung
Prinzip: Wird ein elektrischer Leiter durch ein Magnetfeld bewegt, so wird
in diesen Leiter eine Spannung induziert.
Ursache: Im elektrischen Leiter befinden sich freie Elektronen. Wird der
Leiter durch das Magnetfeld geführt – die Feldlinien werden durch den
Leiter geschnitten – wirkt auf jedes freie Elektron im Leiter die so
genannte Lorentzkraft. Unter dem Einfluss der Kraftwirkung durch die
Lorentzkraft, werden die Elektronen im Leiter zu einem Ende hin gedrückt.
Durch dieses Elektronen-Ungleichgewicht ist eine im Leiter induzierte
Spannung messbar. An dem Ende mit Elektronenüberschuss entsteht ein
elektrischer Minuspol, am anderen Ende der Pluspol.
So entsteht eine Spannungsquelle, vergleichbar mit einem Generator.
Deshalb wird die Induktion der Bewegung auch Generatorprinzip genannt.
Die Induktionsspannung wird von folgenden
Faktoren bestimmt:
 Leiterlänge des axtiven Leiters l
 Geschwindikeit der Leiterbewegung v
 Magn. Flussdichte B
Wird dieser Leiter als Spannungsquelle benutzt, das heisst der Stromkreis
wird durch eine Last geschlossen, können nun die Elektronen durch den
bewegten Leiter fliessen. Die Lorenzkraft treibt diesen Elektronenfluss an,
es fliesst ein Strom. Ein Stromfluss durch solch einen Leiter ruft
seinerseits aber wieder ein Magnetfeld hervor. In Wechselwirkung mit dem
vorhandenen Magnetfeld, entsteht nun so eine Kraft, die entgegen der
Leiterbewegung durch das Feld wirkt.
Beispiel: Je grösser die Last am Dynamo, desto mehr bremst dieser.
Generatorprinzip:
Magnetfeld und Bewegung des Leiters erzeugen eine
Spannung
Rechte Handregel
Dieses Prinzip ist aber genauso in umgekehrter benutzungsweise gültig
und wird dort zum Motorprinzip.
Motorprinzip:
Stromdurchflossene Leiter im Magnetfeld erzeugen eine
Bewegung.
Linke Handregel
Induktion der Ruhe
Prinzip: Die Induktion der Ruhe ist ein Vorgang, bei der Spule und
Magnetfeld an ihren Positionen unverändert bleiben. Stattdessen wird im
Magnetfeld der magnetische Fluss verändert. Durch die Flussänderung
wird eine Spannung induziert.
Ursache: Fliesst ein Strom durch eine Spule, baut sich ein Magnetfeld
auf. Es fliesst ein magnetischer Fluss. Der magnetische Fluss ist direkt
vom Strom der durch die Spule fliesst abhängig. Durch ändern des
Stromes, ergibt sich auch eine Änderung des Magnetischen Flusses. Die
Flussänderung die in der ersten Spule produziert wird überträgt sich durch
den magnetischen Kreislauf auf die zweite Spule. In der Sekundärspule
induziert diese Flussänderung eine Spannung.
So hat dieses Prinzip eine übertragende Funktion und wird deshalb auch
Transformatorprinzip genannt.
Primär Spule
Sekundär Spule
Formel für die induzierte
Spannung
Die induzierte Spannung ist von folgenden Faktoren abhängig:
 Die Spannung ist proportional zur Windungszahl N
 Umso grösser die Flussänderung umso grösser die Spannung
 Je kleiner die Zeit in der die Flussänderung geschieht umso höher
die Spannung.
Lenzsche Regel:
Der durch die Induktion hervorgerufene Strom ist der Ursache der
Induktion stets entgegen gerichtet.
→ Deshalb das Minuszeichen in der Formel der induzierten Spannung.
Beim Transformator verhalten sich primär und sekundär Spannung wie die
dazugehörigen Windungen:
U1/U2=N1/N2=Übersetzungsverhältnis
Primär, Sekundär Strom und Primär, Sekundär Spannung verhalten sich
umgekehrt proportional:
I1/I2=U2/U1
jedoch P1=P2