Magnetfeld und Induktion, Lenz‘sche Regel

Alternativer Bildtext:

wird el Energie erzeugt N S Messgerät schlägt nun in die andere Richtung aus Bro Love Erklärung - durch die Bewegung des Leiterstücks bewegen sich auch die Elektronen darin durch das Magnetfeld -> Lorentzkraft entsteht, dadurch entstehen 2 Pole - durch Bewegung in die Gegenrichtung od Umdrehen des Magneten wird die Leiterschaukel umgepolt Warum steigt die Spannung irgendwann nicht mehr weiter an? - nach der Bildung der beiden Pole entsteht neben der Lorentzkraft auch eine el Kraft wegen der Anziehung u Abstoßung innerhalb des Leiters -> die Gesamtkraft auf die Elektronen sinkt u wird irgendwann 0 -> bei 0: keine weitere Erhöhung der gemessenen Spannung Formel für die Induktionsspannung: B Induktion durch Flächenänderung 02.0 W 0 Flächenzunahme Und > OV >0 a Magne Flächenänderungsformel Feld Bales Inien 0 S PACOL •P 85% J Uind v.d.B Tail des Levenslocks, REMO umpolung Fläche bleibt konstant Und = OV A=0 here An A.Om² Am volan Exkurs: Der Generator Elektromagnetische Induktion/Wechselstromgenerator (Prinzip) Antrieb der Spule durch Betrie Gestre Elchengdum Windrad, Dampfturbine, Sepak Benepug des Letters med F N Al B @ Flächenabnahme Uira <OV AF <0 AA Uindn B Krise Federing as durien CRONE Induktion: wie groß ist die Flachenänderung! Durch die Rotation der Leiterschleife ändert sich ständig die vom Magnetfeld durchsetzte Fläche. -> Induktion durch Flächenänderung! Induktion durch Flussdichteänderung Aufbau u Durchführung -Spule ist an einen Spannungsmesser angeschlossen ein Hufeisen wird in die Spule eingetaucht u herausgezogen Beobachtung - beim Einführen des Magneten wird eine Induktionsspannung gemessen - wenn der Magnet sich in der Spule befindet, wird keine Spannung angezeigt - beim Rausziehen wird eine umgepolte Spannung angezeigt Ergebnis !!!! Das Vorzeichen der Induktionsspannung hängt ab von - dem Pol des Magneten - der Bewegungsrichtung des Magneten Fazit Qualitatives Induktionsgesetz: Andert sich das von den Windungen einer Spule umschlossene Magnetfeld, so wird in ihr eine Spannung induziert. Die Induktionsspannung wird höher durch - mehr Windungen der Spule - hohere Geschwindigkeit der Bewegung des Magneten Wie kann man die Induktionsspannung berechnen, die durch die B-Feld-Änderung entsteht? Aufbau - zeitlich veränderliche Stromstärke fließt durch die äußere Feldspule u sorgt für die Entstehung eines Magnetfelds im Inneren - im Inneren der Spule: Induktionsspule →> dabei misst ein empfindliches Voltmeter die Induktionsspannung Messung 1 Durchführung - Stromstärke wird derart verändert, dass ihr zeitlicher Verlauf den 3 Abbildungen entspricht: Prose AA Ergebnis Phase A Induktionsspannung konstant, weil das B-Feld gleichmäßig steigt Phase B Induktionsspannung konstant, weil das B-Feld gleichmäßig abnimmt Das Vorzeichen der Induktionsspannung richtet sich nach dem Vorzeichen der Steigung des Flussdichteverlaufs Messung 2 Beschreibung des zeitlichen Strom- u Flussdichteverlaufs: wachselstrom cenom sed orgomer, dont sich um AAA - gleichmaßiger Aufbau bis zu einem max Wert gleichmäßiger Abbau u dann Umkehrung der Richtung bis zu einem (betragsmaßig) max Wert - periodische Fortsetzung Die Stromstärke ist zunächst konstant u wechselt dann sehr schnell das Vorzeichen →> der Strom fließt dann mit dem gleichen Betrag in die andere Richtung Ergebnis -keine Induktionsspannung, wenn die Steigung des Flussdichteverlauf's O ist, sich die Flussdichte also nicht verandert -hohe Induktionsspannung bei Umpolung der Flussdichte - das Vorzeichen der Induktionsspannung richtet sich nach dem Vorzeichen der Steigung des Flussdichteverlaufs Messung 3 Die Stromstarke ändert sich gemäß eines sinusförmigen Verlaufs Ergebnis: - keine Induktionsstarke an den Extrema des Stromstärkeverlauf's (-> keine Anderung) -max Induktionsspannung bei max Anderung der Stromstarke - das Vorzeichen der Induktionsspannung richtet sich nach dem Vorzeichen der Steigung des Flussdichteverlaufs Magnetischer Fluss - er beschreibt, wie „viel Magnetfeld B durch eine Flache A dringt Induktion durch Flächenänderung ΔΑ At U₁nd=-n.B A$ Uhrd=-nAt Beobachtung - sobald der Stromkreis geschlossen ist →> Ring bewegt sich von der Feldspule weg - beim Öffnen des Stromkreises >>Ring wird zum Elektromagneten hingezogen NSEE Lenz'sche Regel Der Thomsonsche Ringversuch Aufbau - kleiner Aluminiumring ist frei hängend neben einer das Magnetfeld erzeugenden Feldspule angebracht →> auch ist durch den Hohlraum der Spule ein langer Eisenkern dort, der gleichzeitig auch den Ring durchsetzt Magnetfeld kann mittels eines Schalters ein- u ausgeschaltet werden SNEE Exkurs: Magnetische Anziehung und Abstoßung: Induktion durch Flussdichteänderung ΔΕ U₁nd=-n·A· A Einschalten Braue Die Feldlinien im Zwischenraum zeigen in die gleiche Richtung Die Feldlinien im Zwischenraum zeigen in die entgegengesetzte Richtung Fe N =A.B Spull auch auch inaonamen Ausschalten BARE Entamoget Fe N wird stärker-durchs Einschouden) - durch das Einschalten baut sich ein Magnetfeld Bauf >> dadurch entsteht im Ring ein Ringstromb -> dessen Magnetfeld B ist entgegengerichtet (-> Abstobung) NI (wird schwächer-durchs Ausschalen) - durch das Ausschalten baut sich ein Magnetfeld Bab > dadurch entsteht im Ring ein Ringstromb → dessen Magnetfeld B ist gleichgerichtet (-> Anziehung) engtom Current Figw Fazit Lenz'sche Regel Nach dieser Regel wird durch eine Änderung des magnetischen Flusses durch eine Leiterschleife eine Spannung induziert, sodass der dadurch fließende Strom ein Magnetfeld erzeugt, welches der Anderung des magnetischen Flusses entgegenwirkt Magnetic