Wie aus Bewegung Spannung wird
Magnetfelder umgeben Dauermagnete und stromdurchflossene Spulen.
- MagnetfeldJeder Dauermagnet hat eines; eine stromdurchflossene Spule erzeugt ebenfalls eines.
- BewegungMagnet in die Spule schieben oder herausziehen ändert das Feld in der Spule.
- FolgeAn den Spulenenden entsteht eine Spannung.
- NameDieser Vorgang heißt Induktion.
Feldlinien, Rechte-Hand-Regel und Elektromagnet
Drei Werkzeuge beschreiben das Feld einer Spule.
- Feldlinienlaufen außen vom Nordpol zum Südpol; je dichter, desto stärker das Feld.
- Rechte HandFinger in Stromrichtung um die Spule, Daumen zeigt zum Nordpol.
- Eisenkernverstärkt das Feld — die Spule wird zum Elektromagneten.
Wann eine Spannung induziert wird:
Nur die Änderung des Magnetfelds in der Spule erzeugt eine Spannung — nicht das Feld selbst.
Uind: Induktionsspannung an den Spulenenden in Volt (V).
n: Windungszahl der Spule.
Induktion: Ändert sich das Magnetfeld in einer Spule, entsteht an den Spulenenden eine Spannung. Ein Magnet, der in die Spule geschoben oder herausgezogen wird, ändert das Feld.
Größe: Die Spannung ist größer bei schnellerer Änderung, mehr Windungen und stärkerem Magneten.
Spule: Mit der Rechten-Hand-Regel zeigt der Daumen zum Nordpol. Ein Eisenkern verstärkt das Feld, die Spule wird zum Elektromagneten.
Wie groß die Induktionsspannung wird, hängt an drei Größen:
- TempoJe schneller sich das Feld ändert, desto größer die Spannung.
- WindungenMehr Windungen bedeuten mehr Spannung.
- MagnetEin stärkerer Magnet bedeutet mehr Spannung.
- Ohne BewegungAuch eine sich ändernde Stromstärke in einer Nachbarspule genügt.
Nur während der Bewegung schlägt das Voltmeter aus — in die eine Richtung beim Hineinschieben, in die andere beim Herausziehen. Schnelleres Bewegen gibt eine größere Spannung.
Allgemeine Hinweise
Drei Punkte, an denen es erfahrungsgemäß klemmt.
Ruhender Magnet erzeugt nichts
Ein ruhender Magnet in der Spule erzeugt keine Spannung.
Technische Stromrichtung beachten
Die Rechte-Hand-Regel gilt für die technische Stromrichtung, von Plus nach Minus.
Nur Relativbewegung zählt
Nur die Relativbewegung zählt — ob Magnet oder Spule bewegt wird, ist gleich.
