Induktion_Generator
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Induktion bei Änderung des magnetischen Flusses Mit mathematischer Beschreibung Inhalt • Faradaysches Induktionsgesetz • Induzierte elektrische Feldstärke bei Änderung des Stromflusses • Die Lenzsche Regel • Induktion zur Erzeugung der Spannung im Generator Faradaysches Induktionsgesetz: • Bei zeitlicher Änderung des magnetischen Flusses, dem Produkt aus magnetischer Feldstärke und Fläche, wird ein elektrisches Feld induziert Induktion eines magnetischen Feldes durch zeitliche Änderung eines elektrischen Feldes Zeitlich veränderliche elektrische Feldstärke Induzierte magnetische Feldstärke Die magnetischen Feldlinien liegen kreisförmig um die Fläche, deren Fluss sich ändert Induktion eines elektrischen Feldes durch zeitliche Änderung eines Magnetfeldes Zeitlich veränderliche magnetische Feldstärke Induzierte elektrische Feldstärke Die elektrischen Feldlinien liegen kreisförmig um die Fläche, deren Fluss sich ändert Induktion eines elektrischen Feldes durch zeitliche Änderung eines Stroms I Die Änderung des Stroms startet die Induktion Die Lenzsche Regel • Das induzierte elektrische Feld ist dem elektrischen Feld der Ursache entgegengerichtet Versuch • Das Magnetfeld eines Permanentmagneten nähert sich einem idealen elektrischen Leiter (Supraleiter) • Im Supraleiter induziert das anwachsende Magnetfeld eine Spannung • Der dadurch induzierte Strom erzeugt ein Magnetfeld, das der Ursache entgegengerichtet ist Diamagnetismus in Supraleitern Schwebender Permanentmagnet Supraleitende Keramik See mit flüssigem Stickstoff zur Kühlung Stromfluss und Induktion • Q: Wie verhält sich das induzierte elektrische Feld zum Strom in den Leitungen? • A: Er erscheint bei Zu- und Abnahme des Stroms, das heißt, wenn I ungleich Null ist Das Faradaysche Induktionsgesetz „Ein sich zeitlich änderndes magnetisches Feld erzeugt ein elektrisches Wirbelfeld (Drehsinn: links)“ d Eds dt Geschl.W eg ds dA BdA Kreisfl. E B Das Faradaysche Induktionsgesetz in der Technik „Bei Änderung des magnetischen Flusses wird eine elektrische Spannung induziert“ d d U A B dt dt B A U Induktion in einer Schleife Induzierte Spannung: 0 -1 1 d U dt U A B Fläche A Magnetische Feldstärke B Induktion bei Änderung des Winkels zwischen Magnetfeld und Fläche d U A B cos (t ) 1 V dt (t ) t d U A B cost dt U A B sin t Induktionsgesetz Winkel bei konstanter 1 rad Winkelgeschwindigkeit ω Konstantes Magnetfeld, 1 V konstante Fläche 1V Induziert wird Sinusförmiger Wechselstrom Induktion in einer rotierenden Schleife 0 -1 Induzierte Spannung: U U 0 sin t 1 Fläche A Magnetische Feldstärke B Verlauf der Spannung bei Drehung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit t U (t ) U 0 sin t T s • Versuch: Induktion einer elektrischen Spannung Zusammenfassung • Das Faradaysche Induktionsgesetz: In der leitenden Umrandung einer Fläche wird eine Spannung induziert, wenn sich der magnetische Fluss durch diese Fläche zeitlich ändert • Der magnetische Fluss ändert sich z. B. bei – Änderung des Magnetfelds durch Änderung des Stroms in einem Leiter – Änderung der vom Magnetfeld durchflossenen Fläche – Änderung des Winkels zwischen magnetischer Feldstärke und Flächennormale
