Induktion - Walko- .Wirbelströme • Wirbelströme entstehen, wenn sich massive elektrisch leitende

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  • Induktion

  • Doris Walkowiak 2010

    2

    Spule

    Eisenkern, welcher mit Draht umwickelt wird

    Bilder: wikipedia

    http://www.elektronikinfo.de/strom/spulen.htm

  • Doris Walkowiak 2010

    3

    Induktionsgesetz

    In einer Spule wird eine Spannung induziert, solange sich das von ihr umschlossen M-Feld ndert. Applet1; Applet2

    Je schneller die nderung des M-Feldes erfolgt, desto grer ist der Betrag der Induktiosspannung. (schnellere Bewegung, schnellere nderung des Stromes der Feldspule) Applet

    Lenzsches Gesetz: Der Induktionsstrom ist stets so gerichtet, dass er der Ursache seiner Entstehung entgegen wirkt.

    Flash

    Faradays Versuch

  • Doris Walkowiak 2010

    4

    Induktionsspannung

    Wieso kommt es bei der Bewegung eines Leiterstckes senkrecht zu einem M-Feld zu einer Induktionsspannung?

    Ursache: Lorentzkraft auf die Elektronen Gleichung fr Induktionsspannung:

    FL = FEe*v*B = e*Ui/l

    Ui = l*v*B

    Grundversuch

  • Doris Walkowiak 2010

    5

    Induktionsspannung einer Spule

    B = konstant:

    A = konstant:

    Rotation einer Leiterschleife im M-Feld:

    t

    ABNU

    i

    =

    t

    BANU

    i

    =

  • Doris Walkowiak 2010

    6

    Magnetischer Fluss

    = B A ( ) [] = Wb (Weber)

    1 Wb = 1 Vs 1 T = 1 Vs/m

    Der magnetische Fluss ist das Produkt aus der magnetischen Flussdichte B und der wirksamen Windungsflche A. Er ist ein Ma fr die Anzahl der Feldlinien durch eine Flche A.

  • Doris Walkowiak 2010

    7

    Allgemeines Induktionsgesetz

    tNU

    i

    =

    Momentanwert: t 0

    nderungsgeschwindigkeit desmagnetischen Flusses

    dt

    dNU

    i

    =

  • Doris Walkowiak 2010

    8

    Wirbelstrme

    Wirbelstrme entstehen, wenn sich massive elektrisch leitende Krper in einem vernderlichen M-Feld befinden oder in einem (konstanten) M-Feld bewegen.

    Anwendungen:

    erwnscht: Wirbelstrombremse, Tacho, Metalldetektor

    unerwnscht: Eisenkern Blttern

    Wirbelstrombrems

  • Doris Walkowiak 2010

    9

    Selbstinduktion

    In der Spule baut sich beim Einschalten ein M-Feld auf nderung Induktion einer Spannung Strom

    Dieser ist laut Lenz der Ursache seiner Entstehung entgegengerichtet Behinderung des Aufbaus des M-Feldes Behinderung des ursprnglichen Stromes

    Lampe leuchtet spter

  • Doris Walkowiak 2010

    10

    Selbstinduktion

  • Doris Walkowiak 2010

    11

    Selbstinduktion

    Es gilt:

    Induktivitt:

    Die Induktivitt L einer Spule gibt an, wie stark diese einer nderung der Stromstrke entgegenwirkt.

    [L] = H (Henry) 1 H = 1 VsA-1

    Selbstinduktionsspannung:

    dt

    dI

    l

    AN

    dt

    l

    NId

    ANU

    l

    NIB

    dt

    dBANU

    rel

    rel

    i

    reli

    =

    =

    ==

    2

    0

    0

    0

    l

    ANL

    rel

    =

    2

    0

    dt

    dILU

    i=

  • Doris Walkowiak 2010

    12

    Energie des Magnetfeldes

    Strom verrichtet Arbeit gegen Selbstinduktionsspannung:

    = Im Magnetfeld durch Selbstinduktion gespeicherte Energie

    analog zu

    2IL

    2

    1E =

    2

    21

    vmEkin

    =

  • Doris Walkowiak 2010

    13

    Generator

    AVI; Aufbau

    Kommutator

    Fahrraddynamo

    Applet

  • Doris Walkowiak 2010

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    Transformator

    Faradays Versuch

    Aufbau und Wirkungsweise

    Anwendungen:

    Hochstromtrafo (Schweien)

    Folie1, Folie2

  • Doris Walkowiak 2010

    15

    Weitere Anwendungen

    Magnetband

    Festplatte

    Magnetschwebebahn

    Drosselspule, Zndspule

    Induktionsherd

    Weg der Elektrizitt

    Kreuzwortrtsel