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Lexikon Physik

Elektromagnetische Induktion

Die elektromagnetische Induktion (von lat. inductio „Veranlassung“) ist die Erscheinung, dass zeitlich veränderliche Magnetfelder elektrischen Spannungen erzeugen.

Am besten kann man sich dies an einer Leiterschleife in einem äußeren Magnetfeld veranschaulichen. Wenn sich das Magnetfeld – genauer gesagt, den magnetischen Fluss durch die Leiterschleife –, so misst man an den Enden der Leiterschleife einen Spannungsstoß, bei kurzgeschlossener Leiterschleife einen Stromstoß. Es gibt viele Möglichkeiten, den magnetischen Flusses durch die Schleife zu verändern:

  • durch Annähern oder Entfernen eines Stabmagneten;
  • durch Annähern oder Entfernen einer stromdurchflossenen Spule (also eines Elektromagneten);
  • durch Einschalten, Abschalten, Verstärken oder Vermindern des Stroms einer Spule in der Umgebung der Leiterschleife;
  • durch Einschieben eines Eisenkerns in eine Spule, die sich in der Nähe der Leiterschleife befindet;
  • durch Einbringen der Leiterschleife aus einem feldfreien Raum in ein Magnetfeld bzw. durch Entfernen der Leiterschleife aus dem Magnetfeld;
  • durch Bewegen der Leiterschleife quer zu den magnetischen Feldlinien;
  • durch Drehen der Leiterschleife in einem Magnetfeld;
  • durch Verändern der Fläche A der Leiterschleife.

Bezeichnet man den magnetischen Fluss mit \(\Phi\), die induzierte Spannung mit Uind und die Zeit mit t, so lässt sich das beobachtete Phänomen durch die Gleichung

\(U_\text{ind} = \dfrac{-\Delta\Phi}{\Delta t}\)

beschreiben. Dieses Resultat ist auch als das Faraday’sche Induktionsgesetz bekannt (Maxwell-Gleichungen). Das Minuszeichen in der Formel geht auf die Lenz’sche Regel zurück, welche letztlich auf dem Energieerhaltungssatz beruht. Ein interessantes Phänomen, das durch die Änderung des eigenen Magnetfelds einer Leiterschleife hervorgerufen wird, ist das der Selbstinduktion.

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