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Zusammenfassung Induktion

Es gibt mehrere Möglichkeiten eine Induktionsspannung zu erzeugen:
Die erste Möglichkeit ist, dass eine Spule oder Leiterschleife sich unbewegt in ein Magnetfeld befindet. Man ändert das Magnetfeld.
→ zeitliche Änderung des Magnetfeldes
Dabei kann die magnetische Flussdichte zeitlich unterschiedlich Zu- oder Abnehmen. Nimmt sie linear zu oder ab, so ist die Induktionsspannung proportional zur zeitlichen Änderung der magnetischen Flussdichte.

U Ind ∼ Δ B Δ t

Bei einer nicht linearen Zu- oder Abnahme gilt dann:

U Ind ∼ dB dt = B ˙ (Ableitung nach t)

Die Induktionsspannung ist auch noch proportional zur Windungszahl n und zur senkrecht vom Magnetfeld durchsetzte Flächeder Spule oder Leiterschleife.
Bei einer konstanten Windungszahl und Fläche einer Spule oder Leiterschleife gilt für die Induktionsspannung:

U Ind = n ⋅ A s ⋅ B ˙


Die zweite Möglichkeit ist, die magnetische Flussdichte nicht zu verändern (konstant). Man ändert die vom Magnetfeld durchsetzte Fläche.
→ zeitliche Änderung der Fläche
Verändert sich die vom Magnetfeld durchsetzte Fläche linear, so ist die Induktionsspannung proportional zur zeitliche Änderung der Fläche.(Die induzierte Spannung bleibt konstant)

U Ind ∼ Δ A s Δ t

Ändert sich die Fläche zeitlich beliebig, so gilt:

U Ind ∼ dA s dt = A s ˙ (Ableitung nach t)

Auch hier ist die Induktionsspannung proportional zur Windungszahl n der Spule oder Leiterschleife und gleichzeitig zur konstant magnetischen Flussdichte.
Bei konstanter Windungszahl und magnetischer Flussdichte einer Spule oder Leiterschleife gilt:

U Ind = n ⋅ B ⋅ A s ˙


Eine andere Möglichkeit ist eine Kombination aus den ersten beiden Möglichkeiten. Dabei wird die vom Magnetfeld durchsetze Fläche und die magnetische Flussdichte nicht konstant gehalten. Dabei gilt:

U Ind = n ⋅ A s ⋅ B ˙ + n ⋅ A s ˙ ⋅ B = n ( A s ⋅ B ˙ + A s ˙ ⋅ B ) = n ⋅ d dt ( A s ⋅ B )


Das Produkt aus der durchsetzten Fläche und der magnetischen Flussdichte nennt man magnetischer Fluss Φ (griech. Phi)

Φ = A s ⋅ B


→ leitet man das nach der Produktregel ab, so ergibt sich wieder

Φ ˙ = A s ⋅ B ˙ + A s ˙ ⋅ B


Damit ergibt sich das Induktionsgesetz:

U Ind = − n ⋅ Φ ˙


Das Minuszeichen im Induktionsgesetz kommt durch die Lenz'sche Regel zustande.

Erstellt von A.N. am 27.4.2014


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