|
Elektromagnetische
Induktion
|
Lernschwierigkeiten
können entstehen,
- wenn "Induktion durch Bewegung" als Prototyp der Induktion
in den Vordergrund gestellt wird: die Sch werden immer
Induktion als Folge der Lorentz-Kraft sehen (wollen),
- wenn behauptet wird, dass bei der Induktion immer
eine Spannung im Sinne einer Potenzialdifferenz entstehe,
- wenn behauptet wird, dass Induktion stets die Folge von
Kräften sei (Lorentz-Kraft) und nicht der Ausdruck
veränderlicher elektrischer und magnetischer Felder,
- wenn ein "Schneiden von Magnetfeldlinien" als Ursache der
Induktion suggeriert wird.
|
Dabei ist klar:
- Längs einer geschlossenen Kurve C entsteht eine
(elektrische) Ringspannung (Umlaufspannung), wenn sich
innerhalb von C der magnetische Fluss Φ ändert. In bestimmten
Bezugssystemen ist das mit einem elektrischen Wirbelfeld
verbunden.
- Das Besondere bei der Induktion ist die Entstehung einer
Ringspannung bzw. eines elektrischen Wirbelfelds. Allerdings
entsteht evtl. nicht in jedem Bezugssystem ein Wirbelfeld
(nicht in jedem BZS rot E =/= 0). (Außerdem: Nicht
jedes Wirbelfeld hat geschlossene "Feldlinien".)
- Induktion setzt nicht das Vorhandensein von Leitern und
Ladungen voraus. Z.B. die Ausbreitung elektromagnetischer
Wellen erfolgt durch das Vakuum. Wenn ein bewegter Leiterstab
magnetisch abgeschirmt wird, kann trotzdem Induktion
entstehen, so als herrsche im abgeschirmten Leiter eine
Lorentz-Kraft.
- Es gibt keine absolute Bewegung eines Leiterstabs
("Induktion bei bewegtem Leiter") und es gibt keine Bewegung
eines Leiters "gegen ein Magnetfeld". Wesentlich für die
Induktion dagegen kann eine Bewegung eines Leiters in einem
Bezugssystem sein, in dem das Magnetfeld B
gemessen wird.
|
Es empfiehlt sich, die Behandlung der Induktion mit einer
geschlossenen Leiterschleife zu beginnen, die von einem zeitlich
veränderlichen Magnetfeld durchsetzt ist. Wenn das Induktionsgesetz
formuliert ist, kann auch der Fall untersucht werden, bei dem zusätzlich
eine Erklärung mit der Lorentz-Kraft möglich ist.
Die entstehende Ringspannung kann als U = W/Q
definiert werden, wenn W die Arbeit ist für den Transport der Ladung Q
auf einem geschlossenen Weg zum Ausgangspunkt zurück. Ringspannungen
werden nachgewiesen durch einen Ringstrom oder durch eine gewöhnliche
Spannung gleicher Größe, wenn der geschlossene Stromkreis unterbrochen
wird.
Vorläufig:
Was ist
elektromagnetische Induktion ? , Test
zur Induktion , Fragen
und Antworten zur Induktion und auch Einige
"einfache" Aufgaben zur Induktion , Induktion
ohne Magnetfeld Spannungsdefinition
/ Ringspannung
Vgl. einen Text
für Schüler