Download pdf - Induktion - Walko-Schulseite · Wirbelströme • Wirbelströme entstehen, wenn sich massive elektrisch leitende Körper in einem veränderlichen M-Feld befinden oder in einem (konstanten)

Induktion

© Doris Walkowiak 2010

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Spule

• Eisenkern, welcher mit Draht umwickelt wird

Bilder: wikipedia

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


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Induktionsgesetz

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

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

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

Flash

Faradays Versuch


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Induktionsspannung

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

• Ursache: Lorentzkraft auf die Elektronen• Gleichung für Induktionsspannung:

FL = FE

e*v*B = e*Ui/lUi = l*v*B

Grundversuch


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Induktionsspannung einer Spule

• B = konstant:

• A = konstant:

• Rotation einer Leiterschleife im M-Feld:

t

ABNU

i

∆

∆⋅−=

t

BANU

i

∆

∆⋅−=


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Magnetischer Fluss

• Φ = B × A ( ) [Φ] = Wb (Weber)

1 Wb = 1 Vs � 1 T = 1 Vs/m²

• Der magnetische Fluss ist das Produkt aus der magnetischen Flussdichte B und der wirksamen Windungsfläche A. Er ist ein Maß für die Anzahl der Feldlinien durch eine Fläche A.


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Allgemeines Induktionsgesetz

tNU

i

∆

∆Φ⋅−=

Momentanwert: ∆t → 0 ⇒

Änderungsgeschwindigkeit desmagnetischen Flusses

dt

dNU

i

Φ⋅−=


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Wirbelströme

• Wirbelströme entstehen, wenn sich massive elektrisch leitende Körper in einem veränderlichen M-Feld befinden oder in einem (konstanten) M-Feld bewegen.

Anwendungen:

• erwünscht: Wirbelstrombremse, Tacho, Metalldetektor

• unerwünscht: Eisenkern � Blättern

• Wirbelstrombrems


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Selbstinduktion

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

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

• � Lampe leuchtet später


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Selbstinduktion


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Selbstinduktion

• Es gilt:

Induktivität:

• Die Induktivität L einer Spule gibt an, wie stark diese einer Änderung der Stromstärke 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

⋅⋅

µ⋅µ−=

⋅µ⋅µ

⋅−=⇒

⋅µ⋅µ=⋅−=

2

0

0

0

l

ANL

rel

⋅µ⋅µ=

2

0

dt

dILU

i⋅−=


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Energie des Magnetfeldes

Strom verrichtet Arbeit gegen Selbstinduktionsspannung:

= Im Magnetfeld durch Selbstinduktion gespeicherte Energie

analog zu

2IL

2

1E ⋅=

2

21

vmEkin

⋅=


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Generator

• AVI; Aufbau

• Kommutator

• Fahrraddynamo

Applet


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Transformator

• Faradays Versuch

• Aufbau und Wirkungsweise

Anwendungen:

• Hochstromtrafo (Schweißen)

Folie1, Folie2


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Weitere Anwendungen

• Magnetband

• Festplatte

• Magnetschwebebahn

• Drosselspule, Zündspule

• Induktionsherd

• Weg der Elektrizität

• Kreuzworträtsel