Induktion durch Bewegung im Magnetfeld
Die Bewegung eines Leiters in einem Magnetfeld führt zur Induktion einer elektrischen Spannung. Dieser Prozess basiert auf der Wirkung der Lorentzkraft auf die bewegten Ladungsträger im Leiter.
Wenn sich ein Leiter in einem Magnetfeld bewegt, wirkt die Lorentzkraft auf die freien Elektronen im Leiter. Diese Kraft führt zu einer Ladungstrennung:
- An einem Ende des Leiters sammeln sich Elektronen an.
- Am anderen Ende entsteht ein Elektronenmangel.
Highlight: Die Lorentzkraft drängt die Ladungsträger kontinuierlich auseinander, während die entstehende elektrische Feldkraft dieser Bewegung entgegenwirkt.
Die Induktionsspannung entsteht nur, wenn der Leiter mit einer Geschwindigkeit v im Magnetfeld bewegt wird. Sobald die Lorentzkraft und die elektrische Feldkraft im Gleichgewicht sind, stoppt der Ladungstransport.
Formel: U = B · v · d, wobei U die Induktionsspannung, B die magnetische Flussdichte, v die Geschwindigkeit des Leiters und d seine Länge ist.
Die Stärke der induzierten Spannung ist am größten, wenn der Leiter senkrecht zu den Magnetfeldlinien bewegt wird. Wird der Leiter nicht bewegt oder parallel zu den Feldlinien geführt, wird keine Spannung induziert.
Example: Bewegt man einen Kupferdraht schnell durch ein starkes Magnetfeld, kann man an seinen Enden eine messbare Spannung feststellen.
Die Induktion durch Bewegung ist ein wichtiges Prinzip in vielen technischen Anwendungen, wie z.B. in Generatoren zur Stromerzeugung.
Vocabulary: Die Lorentzkraft ist die Kraft, die auf bewegte elektrische Ladungen in einem Magnetfeld wirkt.
