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Induktion im Alltag
Definition:
Elektromagnetische Induktion ist das Entstehen einer elektrischen Spannung in einem
Leiter mit Hilfe veränderlicher magnetischer Felder.
Beispiele:
1. Elektrische Zahnbürste:
Diese Zahnbürste hat keinen unmittelbaren Kontakt zu ihrer Stromquelle. Wie aber laden
sich trotzdem die Akkus auf?
Es ist die Energieübertragung durch Induktion. Und das funktioniert so:
Durch die Spule in der Ladestation fließt Wechselstrom. Diese Spule (Spule 1) erzeugt ein
Magnetfeld, dessen Stärke und Richtung sich ändert.
Steckt man nun die Bürste zum Laden ein, liegt die Spule (Spule 2) des Griffes, die hier
den Leiter darstellt, in dem Magnetfeld der Ladestation (Spule 1).
Daraus folgt: In der Spule 2 wird eine Spannung induziert und somit werden die Akkus
aufgeladen.
2. Induktionskochherd:
In einigen Küchen finden wir eine Induktionskochstelle.
Funktionsweise:
Der Wechselstrom verursacht ein sich schnell änderndes Magnetfeld, das auch den
metallischen Boden des Topfes durchsetzt. Das magnetische Wechselfeld verursacht nach Faraday - im Topfboden eine elektrische Spannung und diese wiederum einen
Induktionsstrom (Wirbelstrom). Dieser Strom erwärmt den Boden sehr schnell und
schließlich kommt es auch zur Erwärmung des Kochgutes (natürlich kommt es jetzt auch zur
Erwärmung der Keramikplatte durch den Topfboden).
Aufgrund der hohen Frequenz des Wechselfeldes dringt dieses nur etwa 0,1mm in den
Topfboden ein. Im Prinzip breitet sich das magnetische Wechselfeld der Induktionsspule in
gleichem Maße nach oben in Richtung Topf (erwünscht) und unten in Richtung Herd
(unerwünscht) aus.
Die Besonderheit ist also, dass die Wärmeentwicklung direkt im Geschirrboden stattfindet.
Deshalb funktioniert die Induktion auch nur bei Geschirr, das magnetisierbar ist. Zwei
Beispiele hierfür sind: Stahl und Gusseisen.
Nimmt man den Topf von der Kochfläche, bricht die Energiezufuhr sofort ab.
Induktionskochplatte
herkömmliche Herdplatte
Der Vergleich zwischen herkömmlichen und induktiven Herdplatten:
Herkömmliche:
Bei den herkömmlichen Herdplatten wird die Wärme in der Kochstelle erzeugt. Erst durch
Wärmestrahlung oder Wärmeleitung kann die Wärme über das Kochgeschirr an die
Lebensmittel abgeben werden.
Induktive: (siehe Skizze oben)
Schnelles Ankochen: Die Wärme ist sofort verfügbar ist und durch die Erwärmung direkt
im Boden des Topfes.
Die Kochzonen werden nur indirekt über dem Geschirrboden erwärmt, somit können
übergelaufene Speisen nicht einbrennen.
Die Platte wird nicht wie gewöhnlich sehr heiß. Man kann sich also nicht mehr verbrennen.
3. Induktionsspule der Ampelanlage
Die in die Fahrbahn eingebaute Induktionsschleife wird von einem Wechselstrom
durchflossen. Es entsteht, ein magnetisches Wechselfeld, dass sich durch
annähernde Metallteile (wie Auto, Roller, Motorräder, Mofas..) verändert.
Somit verändern sich auch die Schleifeninduktivität und die Schleifenfrequenz. Diese
werden von Detektoren gemessen und in einer Kurve ausgewertet, also lässt sich die Ampel
nach „Bedarf“ steuern und umschalten.
2 Schleifen werden in einem bestimmten Abstand in die Fahrbahndecke eines
Fahrstreifens eingebaut. Man erhält über die Detektoren wieder eine Messkurve, mit
dieser und dem Abstand der beiden Spulen ist es möglich die Fahrzeuggeschwindigkeit zu
errechnen.
Diese Schleifen findet man bei Verkehrszählungen, Leitsystemen, Parkhäusern und
Lichtsignalanlagen.
Ein Pluspunkt dieser Messung ist: sie reagiert nicht auf Umwelteinflüsse (Wetter...),
sondern nur auf metallische Gegenstände und ist dabei sehr zuverlässig.