Hier führe ich zuerst in einem Versuch die elektromagnetische Induktion vor. Danach definiere ich Induktionsspannung ist. Schließlich erkläre ich, was die Lenzsche Regel ist.
Versuch Elektromagnetische Induktion
Wir lassen einen Hufeisenmagneten im Hohlraum einer Spule pendeln. Dabei verfolgen wir an einem Spannungsmessgerät den Verlauf der Spannung.
Resultat: Elektromagnetische Induktion
Das Erzeugen einer elektrischen Spannung mit Hilfe eines Magneten wird als Elektromagnetische Induktion bezeichnet.
An den Enden einer Spule entsteht eine Induktionsspannung, wenn sich die Feldliniendichte eines Magnetfeldes ändert, das diese Induktionsspule durchsetzt.
Die Richtung der induzierten Spannung ist abhängig davon ob sich das Magnetfeld in der Spule vergrößert oder verringert.
Versuch
Wir ersetzen den Spannungsmesser durch einen Schalter. Dann lassen wir den Magneten wieder schwingen und beobachten den Vorgang mal bei offenem Schalter und mal bei geschlossenem Schalter. Dies nennt man auch kurzgeschlossene Spule.
Beobachtung:
Bei geschlossenem Schalter kommt der Magnet schnell zum Stillstand. Warum bremst die Spule den schwingenden Magneten so stark ab?
Durch die Bewegung des Magneten wird an den Spulenenden eine Spannung induziert, die bei geschlossenem Schalter einen Strom durch die Spulenwicklung verursacht. Da die Spule aus Kupferdraht gewickelt ist, hat sie nur einen geringen Widerstand. Daher kann der Induktionsstrom recht stark sein, der durch die kurzgeschlossene Spule fließt. Durch diesen Strom aber wird die Spule zu einem Elektromagneten. Es kommt zu einer Wechselwirkung zwischen zwei Magneten: Dem pendelnden Bügelmagneten und dem durch den Induktionsstrom erzeugten Elektromagneten.
Schwingt der Nordpol des Bügelmagneten in die Spule hinein, so kann das Abbremsen nur dann erfolgen, wenn an der Spulenseite, die dem Magneten zugewandt ist, ebenfalls ein Nordpol entstanden ist. Bewegt sich der Nordpol des Bügelmagneten dann aus der Spule heraus, so muss sich der zuvor entstandene Nordpol der Spule in einen Südpol umgewandelt haben.
Lenzsche Regel: Ein Induktionsstrom ist stets so gerichtet, dass er den Vorgang, der die Induktion verursacht, behindert
Dies nennt man auch die Unmöglichkeit des Perpetuum mobile, das heißt es gibt nichts, was sich ständig von alleine bewegt. Die Lenzsche Regel hat H.F.E Lenz entwickelt, der von 1804 bis 1865 gelebt hat.
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