Das Lenzsche Gesetz
Die Lenzsche Regel
Das Induktionsgesetz liefert den Betrag der Spannung. Die Richtung des Induktionsstroms gibt die Regel von Heinrich Lenz an.
Lenzsches Gesetz
Der Induktionsstrom ist stets so gerichtet, dass er seiner Ursache — der Flussänderung — entgegenwirkt.
Richtung: Beim Nähern baut die Spule ein Feld auf, das den Magneten abstößt; beim Entfernen hält das Feld ihn fest.
Minuszeichen: Das Minus in \(U_{ind}=-N\,\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}\) steht für dieses Entgegenwirken.
Energieerhaltung: Der Induktionsstrom muss bremsen, sonst entstünde Energie aus nichts; die zugeführte mechanische Energie erscheint als elektrische Energie.
- Nähern:Die Spule baut ein Feld auf, das den Magneten abstößt.
- Entfernen:Die Spule baut ein Feld auf, das den Magneten festhält.
- Minuszeichen:In \(U_{ind}=-N\,\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}\) steht es genau für dieses Entgegenwirken.
Der Induktionsstrom richtet sein Magnetfeld so aus, dass er die Änderung behindert: beim Nähern stößt der Ring ab, beim Entfernen hält er fest. So bleibt die Energieerhaltung gewahrt.
Warum das so sein muss
- Gedankenexperiment:Würde der Induktionsstrom die Bewegung unterstützen, würde der Magnet von selbst immer schneller — Energie aus dem Nichts.
- Energieerhaltung:Das ist verboten. Also bremst der Induktionsstrom die Bewegung.
- Energiebilanz:Gegen die Bremskraft muss man mechanische Energie zuführen (Energie = Kraft mal Weg); genau sie erscheint als elektrische Energie des Induktionsstroms.
Allgemeine Hinweise
Entgegen der Änderung
Der Induktionsstrom wirkt der Flussänderung entgegen, nicht dem Magnetfeld. Beim Entfernen verstärkt sein Feld das Magnetfeld sogar.
Bremsen, nicht stoppen
„Entgegenwirken“ heißt nicht „verhindern“: Die Bewegung geht weiter, sie kostet nur zusätzliche Energie.
Nur im geschlossenen Kreis
Bei offenen Spulenenden oder einem geschlitzten Ring wird zwar eine Spannung induziert, aber es fließt kein Strom — also keine Gegenkraft.