N S VI. Quasistationäre Felder VI.1. Faradaysches Induktionsgesetz und Lenzsche Regel VI.1.1....

NS

VI. Quasistationäre FelderVI.1. Faradaysches Induktionsgesetz und Lenzsche Regel

VI.1.1. Empirische Befunde

Beobachtung: Wird eine Leiterschleife von einem zeitlich veränderlichen Magnetfeld durchsetzt, wird in der Leiterschleife eine Spannung (EMK) Uind induziert.

Bemerkung: Es ist gleichgültig, ob variables Magnetfeld durch Permanent- oder Elektromagnete erzeugt wird!

t,rB

• fiktiver geschlossener Weg• reale Leiterschleife

E

sdEUt

Bind

Bemerkung: Uind ist wegabhängig keine Potentialdifferenz.

Daher oft Bezeichnung: Uind EMK ( Elektro-Motorische Kraft )

Folgerung:

NS

• Uind Zahl der Spulenwicklungen durchsetzte Schleifenfläche

Weitere experimentelle Befunde:

AdU ind

NS

• Vorzeichen von Uind wechselt mit Bewegungsrichtung des Magneten

• Vorzeichen von Uind wechselt mit Magnetorientierung

• Effekt durch Eisenkern verstärkbar

Weitere experimentelle Befunde:

Mind ΦAdBtd

dU

AdU ind

MΦmagnetischer Fluss

NS

• Der durch Uind erzeugte Strom erzeugt ein magnetisches Gegenfeld

• Lenzsche Regel: Die induzierte Spannung wirkt ihrer Ursache entgegen

Weitere experimentelle Befunde:

Mind ΦAdBtd

dU

Induktionsgesetz

N S

taBUtaBtaBΦ indM

Test: B-Feld: konstant Leiterschleife: variable Form

Spezialfall: B homogen , Schleife eben, Orientierung fest

ta

B

B

Fläche a(t)Beispiel:

Uind

B

v

x(t)

d

dvBUBB

dvdtxtadtxta

ind

Test: B-Feld: konstant Leiterschleife: variable Orientierung

tsintωaBUtcosaBtaBΦ indM

Spezialfall: B homogen , Schleife eben

tωsinωaBUtωt,const.ω ind

ta

B

Fläche a const

t

ttω ttω

Beispiel:

Uind

B

0ta

Wechselspannungsgenerator ( Dynamo )