Magnetischen Fluss

Kapitel 31 - Induktion (Faradaysche Induktion), 1831
Wir haben gesehen dass:
==> Strom erzeugt Magnetfeld
Fragen wir uns ob
==> Magnetfeldern erzeugen Strom?
Faraday hat dass getestet mit ein Solenoid und eine Batterie [1].
Es gibt eine Schleife (2) um den Magnet.
Schalter geschlossen ==> statisches Strom I ==> statische B ==> keine
induzierte Strom!
Strom gesehen in 2 nur beim ein/aus-schalten.
Faraday Induktionsgesetz:
In der Schleife 2 wird eine Spannung induziert wenn sich das Magnetfeld ändert.
(Versuch 2425).
Jede zeitliche Änderung des magnetische Flusses erzeugt eine elektrischen
Spannung.
Magnetischen Fluss
Das induzierte Elektrischefeld ist proportional mit dB/dt und die Oberfläche dA [2].
Wie beim Gauss Gesetz, wir rechnen die Menge des Magnetfelds die durch eine
Oberfläche tritt. Wir haben die Menge eines elektrische Felds berechnen. Denken
wir uns eine Schleife die eine Fläche A umschließt und ein Magnetische Feld B
durchgeht. Dann ist der magnetische Fluss durch die Schleife gleich:
1
Mithilfe des magnetischen Fluss können wir das faradaysche Induktiongesetz
in einer quantitativen Weise formulieren:
(Buch Seite 646)
Die in einer Leiterschleife induzierte Spannung ℰ ist gleich der zeitlichen
Änderung des magnetischen Flusses durch die Schleife
[minus -> Lenz]
Empirische Gesetz.
E ist Spannung: elektromotorische Kraft (EMK)
in = Volts = Weber / sec
Der Begriff elektromotorische Kraft beschreibt trotz seiner Bezeichnung keine
Kraft im physikalischen Sinn, sondern eine elektrische Spannung.
Wenn wir den magnetischen Fluss durch eine Spule aus N Windungen verändern,
wird in jeder einzelnen Windung eine Spannung induziert. Die induzierte
Gesamtspannung ist
I = E/R Induzierte Strom
Richtung des Stroms: Die lenzsche Regel [3]
(Buch 648)
Es ist nichts anderes als der Energieerhaltungssatz.
Richtung eines induzierten Stroms in einer Schleife:
Ein induzierter Strom ist so gerichtet dass das von ihm erzeugte Magnetfeld der
Änderung des magnetischen Flusses entgegenwirkt die den Strom hervorruft.
2
[An induced electromotive force (emf) always gives rise to a current whose
magnetic field opposes the original change in magnetic flux.]
Die Richtung der induzierten Spannung ist dieselbe wie die des induzierten Stroms.
Elektrischen Gitarren (Tipp für die Vorlesung)
Induzierte elektrische Felder
Kupferring mit Radius r in ein homogen Magnetfeld B (in eine zylindrisches
Volumen mit Radius R) [4]
Erhöhen wir B mit konstanter Geschwindigkeit
Strom in dem Ring wird induziert (Faraday) im Gegenuhrzeigersinn (Lenz)
Strom im Ring: muss ein elektrisches Felds existieren (Leitungselektronen in
Bewegung)
Es entstehen ein induzierte elektrische Feld E
==> Ein veränderliches Magnetfeld erzeugt ein elektrisches Feld
und das funktioniert auch ohne Kupferring solange das Magnetfeld
zunimmt! [4,5] ==> Faraday
Induktivität (Inductance) L (wie Lenz)
Einheit [H] = Henry wie Joseph Henry
1 H = 1 T m2 / A
L ist die Eigenschaft eines Leiters eine Spannung (elektromotorische Kraft) durch
die eine Stromänderung in der Leiter "induziert" sowohl in der Leiter selbst
(Selbstinduktion)
3
[inductance is the property of a conductor by which a change in current in the
conductor "induces" a voltage in both the conductor and itself (selfinductance)]
Beispiel: Induktivität der Zylinderspule
Wenn in den Windungen einert Zylinderspule ein Strom i fließt,
entsteht in ihrem Inneren ein magnetischer Fluss phi_B.
L = N phi_B / i
im Allgemeinen
Beispiel von Induktion (Vortrag Tipp) InduktionsKochfeldern
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