Hochspannung durch Induktion

Hochspannung durch Induktion
Physik Oberstufe

Wir haben bereits gesehen, wie eine Induktionsspannung erzeugt wird: Nämlich wenn man einen geraden Leiter, der Teil eines Stromkreises ist, quer zu seiner Längsrichtung und auch quer zur Richtung des Magnetfeldes bewegt.

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.

In diesem Beitrag geht es darum, wie wir mit Hilfe der Induktion Hochspannung erzeugen können.

Versuch

Zwei Spulen mit Eisenkern (n1 = 250 n2 = 10 000) Batterie 12 V Funkenstrecke mit Unterbrechertaste. Wiederholung mit einer Spule höherer Windungszahl (n2 = 23 000 )

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Die Induktionsspule:

Wenn wir den Unterbrecherkontakt schließen, so fließt Strom durch die Spule mit der Windungszahl n1. In der Spule n1 wird dadurch ein Magnetfeld erzeugt. Durch den geschlossenen Eisenring befindet sich dieses Magnetfeld auch in der Spule n2 (magnetischer Kreis).

Wenn wir den Unterbrecherkontakt öffnen, so bricht der magnetische Kreis spontan zusammen. Dadurch wird in der Spule n2 eine Induktionsspannung erzeugt. Dabei können sehr hohe Spannungen entstehen, bis zu mehreren tausend Volt. Die Größe der induzierten Spannung hängt von der Windungszahl n2 ab.

Energiebetrachtung:
Das Magnetfeld speichert Energie (durch Ausrichten der Elementarmagnete im Eisenkern). Durch den spontanen Zusammenbruch des Magnetfeldes wird die magnetische Energie in elektrische Energie umgewandelt.

Von welchen Größen hängt die Induktionsspannung ab?

Versuch

Wir schlißen Spulen unterschiedlicher Windungszahlen an ein Messgerät an. Diesen Versuch führen wir mit Magneten unterschiedlicher Stärke durch. Die Feldänderung erfolgt mit unterschiedlicher Geschwindigkeit.

Die Induktionsspannung ist abhängig von
– Stärke des Magnetfeldes
– Schnelligkeit der Magnetfeldänderung
– Windungszahl der Spule.



Wie ist eine Autozündung aufgebaut?

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