III_11_Fortsetzung1

11.3 Induktionsgesetz für ruhende Leiter und veränderliches
Magnetfeld
Versuch:
Der Strom in einer Feldspule wird variiert. Das sich
verändernde Magnetfeld induziert in einer Induktionsspule
eine Induktionsspannung.
Mithilfe eines Dreieckkondensators kann man die Spannung U
linear ansteigen und fallen lassen (B7).
Wenn sich die Stromstärke in der Zeit Δt linear um ΔI ändert,
beobachtet man eine konstante Induktionsspannung Ui an den
Enden der Induktionsspule.
IS : Induktionsspule FS: Feldspule
Durch die Variation von I /t erhält man:
I
Ui ~ 
=>
aus B = o * I * N/l ergibt sich:
B ~ I
t
B
Ui ~ 
t
=>
Durch die Variation von Windungszahl Ni der Induktionsspule und ihre Querschnittsfläche A
erhält man:
Ui ~ A ,wenn Ni und B/t konstant sind
Ui ~ Ni ,wenn A und B/t konstant sind

Ui = Ni * A * B / t
.
=> Ui = Ni A B
Aufgabe 1 (Buch s.89)
Geg.: Feldspule : l = 100cm
NF = 1000
t = 10s
2
Induktionsspule: Ni = 100 A = 20cm
I = 5 A
Ges.: Ui
Lösung: Ui = Ni * A * B/t
B = o * I * NF/l
=> Ni * A * (o * I * NF/l )/t
= 100 * 0,002m2 * (4 * 10-7VsA-1m-1 * 5A * 1000/1m)/10s
= 0,126mV
11.4 Magnetischer Fluss, Induktionsgesetz in differenzieller
Form
Aus den Formeln für induzierte Spannung bei bewegten Leiter bzw. sich änderndenm
Magnetfeld ergibt sich insgesamt:
.
.
Ui = Ni * BA + Ni * BA
.
.
Ui = Ni * (BA + BA)
.
Ui = Ni * (BA)
Das Produkt von B A wird als magnetischer Fluss Φ bezeichnet.
Definition des magnetischen Flusses
[Φ] = 1Vsm
-2
*m
2
Φ = AB
= 1Vs
Bewegung einer Leiterschleife in einem homogenen Magnetfeld (B9) :
1.Wenn wie in B5 (B.s.88) der Leiter mit der
Geschwindigkeit v auf einem U-förmigen Bügel gleitet
nimmt der magnetische Fluss Φ zu. Diese Zunahme ist
mit der Zunahme der magnetischen Feldlinien zu
erklären.
2.Bei B7 (B.s.89) nimmt der magnetische Fluss in
der Induktionsspule zu, wenn die magnetische
Flussdichte in der Feldspule zunimmt. Die Ursache dafür
ist die größere Anzahl von Feldlinien pro
Querschnittsfläche.
3.Wird eine Leiterschleife wie in B9 im homogenen Magnetfeld bewegt, dann ändert sich der
magnetische Fluss nicht, da A und B konstant sind.
Induktionsgesetz in differenzieller Form
.
Ui = -Ni Φ
Regel von Lenz :
Der Induktionsstrom fließt immer so, dass sein Magnetfeld seiner Ursache, also der
Flussänderung Φ, die ihn hervorruft, entgegenwirkt.
Versuche:
1.
Ein Versuch um die Regel von Lenz vorzuführen.
Zur Wiederholung die Regel von Lenz: Der Induktionsstrom fließt immer so, dass sein
Magnetfeld der Flussänderung, die ihn hervorruft, entgegenwirkt.
Man hat eine Kupferschaukel, vorzustellen wie eine Schiffschaukel, welche auf einer Seite
oben losgelassen wird und dann in ihrem tiefsten Punkt zwischen zwei Leitern durchschwingt.
Die Schaukel schwingt einfach weiter hin und her.
Wenn man nun an Diese zwei Leiter Strom anlegt, sodass die Schaukel ein elektrisches Feld
durchlaufen muss, wird sie schnell gestoppt, wie in der Regel von Lenz erklärt.
Die Energie wird in Wärme umgewandelt, genauso wie bei der normalen Bremse.
Der grosser Vorteil an diesem Prinzip ist, das es keine Verschleißerscheinungen gibt.
Dadurch ist diese bremse zum beispiel auch bei LKW´s Pflicht.
2.
Der Thomsonsche Ringversuch
Über eine Stromdurchflossene Spule wird ein Magnet gestülpt. In dem Magnet wird eine
Spannung induziert und deswegen springt er wieder von der Spule ab.
Legt man Wechselstrom an, so schwebt der Magnet.
In groß steht ein solcher Versuch zum Beispiel im Deutschen Museum inMünchen.
Lösung für die Aufgebe 3 auf Seite 93:
Feldspule:
N=2600 , l = 1m
Induktionsspule:n=100 , A=20,25 cm
A: ges: Spannungsverlauf U i =?




Lsg: U i =  N i *  =  N i * A B N i * A BA B  =


=  N i *A B =  N i * A*  0
NI
l
3Bereiche:

50mA
3s

mA
I 0
2: t = 3s,5s
s

50mA
3: t =  5s,6s
I 
1s
B: N i und A ändern sich nicht.
1: t =  0s,3s
I
U i   0,0110 mV
U i  0V
U i  0,0330 mV
Wie ändert sich U i ?
Alt: N i  A= 100  20,25 cm 2
Neu: N i  A=150  13,64 cm 2
Änderung: ca. 1 % mehr Spannung
C: Man kann U i , N i ,l und A experimentell bestimmen. Übrig bleibt  0 ,man löst danach auf

und rechnet es aus. Das funktioniert nur wenn I nicht 0 ist.