Induktion – Lernwege
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Was ist die Lorentzkraft?
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Induktion – Klassenarbeiten
Induktion – Lexikoneinträge
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Ein Elektromagnet ist ein Magnet, der – im Gegensatz zum Dauermagneten – nur dann ein Magnetfeld besitzt, wenn durch ihn ein (makroskopischer) elektrischer Strom fließt. Ein Elektromagnet besteht in der Regel aus einer Spule , in der sich ein Eisenkern mit möglichst großer Permeabilität befindet. Besonders starke Elektromagnete kann man mit supraleitenden Spulenwicklungen konstruieren, da dann keine Verluste durch Joule’sche Wärme auftreten.
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Eine Maschine zur Umwandlung von elektrischer in kinetische Energie . Man unterscheidet Gleichstrom - und Wechselstrommotoren . Eine mit dem gleichen prinzipiellen Aufbau umgekehrt arbeitende Maschine, die also kinetische in elektrische Energie verwandelt, nennt man Generator . Ein sehr einfaches Beispiel eines Gleichstrommotors ist eine Leiterschleife, die im Magnetfeld eines Dauermagneten drehbar gelagert ist. Wenn ein Strom durch diese „ Minimalspule “ fließt, entsteht durch Induktion ein magnetisches Gegenfeld. Daraufhin richtet sich die Schleife so aus, dass sich der Nordpol des...
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Ein Generator (von lat. „Erzeuger“; auch Dynamomaschine ), wandelt mechanische, genauer gesagt Rotationsenergie in elektrische Energie um. Eine umgekehrt arbeitende Maschine, die also elektrische in mechanische Energie verwandelt, ist ein Elektromotor . Der Generator beruht auf folgendem Prinzip: Eine Leiterschleife der Fläche A dreht sich im Magnetfeld \(\vec B\) eines Dauermagneten. Aufgrund der ständigen Änderung des magnetischen Flusses \(\Phi\) durch die Schleifenfläche wird in der Leiterschleife eine Spannung U induziert : \(U = - \dfrac{\text d\Phi}{\text d t}\) Wegen \(\Phi = B...
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Die elektrische Induktivität (von lat. inductivus „aufnahmefähig“) ist eine elektrostatische bzw. elektrodynamische Größe mit dem Formelzeichen L . Sie gibt an, wie stark das Magnetfeld B einer Spule bei einer gegebenen Stromstärke I wird: \(L=\dfrac \Phi I\) Die SI-Einheit der Induktivität ist das Henry (H, nach Joseph Henry ), es gilt \(1\,\text H =\dfrac{1\,\text{Wb} }{1\,\text A}\) . Man unterscheidet meist zwischen Selbstinduktivität (induktive Wirkung eines elektrischen Leiters auf sich selbst, Selbstinduktion ) und Gegeninduktivität (induktive Wirkung eines Leiters auf einen anderen...
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Die Lenz’sche Regel ist die von H. F. Emil Lenz 1833 formulierte Aussage, wonach die induzierte Spannung (oder der induzierte Strom, falls der Induktionskreis geschlossen ist) stets so gerichtet ist, dass das von ihr hervorgerufene Magnetfeld der Induktionsursache entgegenwirkt. Beim Schließen des Schalters S entsteht ein Magnetfeld, dessen Nordpol gemäß den Rechte-Hand-Regeln der Induktionsspule gegenüberliegt. Die Lenz’sche Regel fordert jetzt, dass das Entstehen dieses Nordpols „verhindert“ wird. Daher ist – unabhängig vom Wicklungssinn der Induktionsspule – die induzierte Spannung stets so...
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Der magnetische Fluss \(\Phi\) ist eine der physikalischen Größen, mit denen magnetische und elektromagnetische Vorgänge beschrieben werden. Die SI-Einheit des magnetischen Flusses ist das Weber (Wb). Zu einem gegebenen ( homogenen) magnetischen Feld mit der magnetischen Flussdichte \(\vec B\) ist der zugehörige magnetische Fluss durch eine Fläche A gegebenen durch \(\Phi = |\vec B| \cdot A \cdot \cos \alpha\) Dabei ist \(\alpha\) der Winkel zwischen der Flächennormalen und der Richtung des Magnetfelds. (Bei einem inhomogenen Magnetfeld erfolgt die Definition im Prinzip analog, allerdings...
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Mit einem Magnetfeld wird die Wirkung von magnetischen Kräften beschrieben. Es tritt beispielsweise bei Dauermagneten , elektrischen Strömen oder magnetisierten Stoffen auf. Das magnetische Feld unterscheidet sich vom elektrischen Feld in zwei Punkten: Es gibt keine magnetischen Punktladungen oder Monopole. Magnetische Feldlinien beginnen und enden nirgends, sondern sind immer in sich geschlossen. Auch bei Stab- oder Hufeisenmagneten enden die Feldlinien nur scheinbar an deren Oberfläche. In Wirklichkeit setzen sie sich in deren Inneren fort. Ein Magnetfeld wird immer durch bewegte elektrische...
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Die vier Maxwell-Gleichungen (nach James C. Maxwell ) beschreiben im Prinzip alle elektrischen, magnetischen und optischen Erscheinungen und sind insofern genauso grundlegend wie die Newton’schen Axiome der Mechanik und das Newton’sche Gravitationsgesetz . Es handelt sich dabei um vier mathematisch relativ anspruchsvolle Differenzialgleichungen , deren eingehende Behandlung normalerweise nicht auf dem Lehrplan der Schule steht. Ihr physikalischer Gehalt lässt sich aber gut in der Sprache der Schulphysik formulieren und drückt sich auch in bekannten Gesetzen des klassischen Elektromagnetismus...
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Die Induktion einer elektrischen Spannung in einem Leiter aufgrund der Änderung des von dem Leiter selbst hervorgerufenen Magnetfelds . Dieses Phänomen lässt sich besonders gut mit einer Spule untersuchen. In deren Inneren entsteht ein Magnetfeld, wenn ein Strom durch sie fließt. Ändert man den Strom, so ändert sich auch der magnetische Fluss \(\Phi\) durch den Spulenquerschnitt, was eine zusätzliche Spannung in der Schleife selbst induziert (daher der Name „Selbstinduktion“). Die Selbstinduktion spielt bei Ein- und Ausschaltvorgängen eine wesentliche Rolle. Wenn z. B. in einem...
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Eine Spule ist ein elektrisches Bauelement, bei dem ein langer dünner Leiter spiralförmig um einen meist zylindrischen Körper gewickelt wird. Spulen werden in vielen Bereichen eingesetzt, u. a. sind sie die Grundbausteine von Elektromagneten und Elektromotoren . Jeder fließende elektrische Strom induziert um den Leiter ein Magnetfeld . Bei einer kreisförmigen Leiterschlaufe verläuft das senkrecht durch die Kreismitte, daher ergibt sich bei den vielen hintereinanderliegenden Schlaufen einer Spule in deren Innerem ein annähernd homogenes Magnetfeld in Längsrichtung der Spule. Die magnetische...
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Ein Wirbelstrom ist ein elektrischer Strom mit geschlossenen Stromlinien. In einer leitenden rotierenden Scheibe entstehen Wirbelströme, wenn die mitrotierenden freien Elektronen durch ein äußeres Magnetfeld abgelenkt werden. Die W. wandeln Rotationsenergie in Wärme um. Auf diesem Prinzip beruht die Wirbelstrombremse . In den meisten Fällen sind Wirbelströme unerwünscht, zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten werden in der Elektrotechnik rotierende Bauteile kammartig geschlitzt. In Supraleitern treten verlustlose Wirbelströme auf, die im Prinzip unbegrenzt lange fließen können.