In diesem Kurstext erklären wir dir ausführlich die elektromagnetische Induktion und geben dir Auskunft darüber was eine doppelte Wirbelkopplung ist.
Für ein optimales Verständnis helfen dir in diesem Kursabschnitt drei ausführliche Videoclips und zwei anschauliche Rechenbeispiele zu dem Thema. Mehr zu diesem Thema und der Elektrotechnik findest du im Kurs: ET5-Magnetische Felder
“Dieses elektromagnetische Phänomen entsteht aufgrund der doppelten Wirbelkopplung von magnetischem und elektrischen Feld.

Grundlagen
Die elektromagnetische Induktion, häufig auch als Faradaysche Induktion bekannt, beschreibt das Entstehen eines elektrischen Feldes bei einer zeitlichen Änderung des magnetischen Flusses.
Die elektrischen Feldlinien umkreisen dabei die magnetischen Feldlinien.
Im Jahr 1831 entdeckte der britische Experimentalforscher Michel Faraday diesen Effekt, als er versuchte die Funktionsweise des Elektromagneten umzukehren um indem nicht Strom ein Magnetfeld erzeugt, sondern ein Magnetfeld Strom. Außerdem waren daran der amerikanische Physiker Joseph Henry sowie der dänische Physiker Hans Christian Oersted beteiligt.
Diese Relation zwischen Strom und Magnetfeld findest du in einer der vier Maxwell Gleichungen.
Beispiele für den Einsatz
Induktionsgeräte werden mittlerweile in vielen Bereichen des Alltag verwendet. Hierzu zählen:
- Ladestationen (Ladepads) für Smartphones
sowie
- Induktionskochfelder zum Kochen
sowie
- Dynamische Mikrofone
oder
- Tonabnehmer für E-Gitarren
Auch in der Industrie wird diese vielfältig eingesetzt. Anwendungsbereiche sind:
- Elektromotoren
sowie
- Transformatoren
sowie
- Generatoren
oder
- Induktionsöfen für die Stahlerzeugung
Durchflutung
Mit dem dir bereits bekannten Durchflutungsgesetz können wir den Zusammenhang von magnetischem und elektrischen Feld beschreiben, zumal es einen Zusammenhang zwischen einer Ladungsträgerbewegung (elektrischer Strom) und dem dabei entstehenden magnetischem Feld gibt.
Bisher haben wir uns aber lediglich den Einfluss des elektrischen Stroms auf das Magnetfeld genauer angeschaut.
Auf der anderen Seite bewirkt eine Änderung der magnetischen Flusses eine Änderung der elektrischen Feldstärke, bei welcher ein Wirbel auftritt.
“Diesen Vorgang und die Wirkung, die davon ausgeht, beschreiben wir als Induktion.”
Durch diesen Vorgang, bei welchem eine Änderung des Magnetflusses auftritt, wird eine elektrische Spannung induziert.
Diese Art der Spannung nennt man auch Umlaufspannung.
Dabei gilt folgender Grundsatz
Die Änderung des Magnetflusses ist die Ursachengröße und die induzierte Spannung stellt die Wirkungsgröße dar.
Beispiel der Wirkweise
In der nächsten Abbildung siehst du das Schema einer Spule durch die ein Dauermagnet, also ein magnetisiertes Metall durch mehrere verbundene Leiterschleifen (Spule) bewegt wird.
Dabei entsteht an den Klemmen der Spule eine elektrische Spannung U.
Dieser Fall betrachte nur eine Variante in den kommenden Kurstexten werden wir dir noch ausführlich den Unterschied zwischen der
- Ruheinduktion
sowie
- Bewegungsinduktion
verdeutlichen
Schaltzeichen im Netzplan
Das folgende Schaltzeichen wird für die Induktivität in Schaltplänen verwendet. Wenn du dieses Schaltzeichen kennst, dann kannst du direkt erkennen, dass hier eine vorliegt.
Gleichungen zur Berechnung
Magnetischer Fluss
Die Gleichung für den Magnetischen Fluss solltest du kennen, da sie der wesentliche Bestandteil des Induktionsgesetzes ist.
Grundsätzlich entsteht eine Induktionsspannung, wenn sich beim obigen Versuchsaufbau eine der nachfolgenden Größen ändert:
- Die Magnetische Feldstärke
- Die aufgespannte Fläche
der Leiterschleife
- Die Winkelweite
zwischen Leiterschleife und magnetischem Feld.
Alle zusammen beschreiben den Magnetischen Fluss
Induktionsgesetz – Formel
Wir unterscheiden zwei Fälle
- Wirkung mit einer offenen Leiterschleife
- Wirkung mit mehreren Leiterschleifen
In beiden Fällen formulieren wir eine Formel zur Bestimmung der induzierten Spannung
Vorgang mit einer offenen Leiterschleife
Hier gilt folgende Formel:
Es handelt sich um eine zeitabhängige Änderung des magnetischen Flusses.
Vorgang mit mehreren Leiterschleifen (Spule)
Hier müssen wir die obige Formel um die Anzahl der Windungen erweitern.
Im kommenden Kurstext stellen wir dir zuerst das Lenz’sche Gesetz [Lenzsche Regel] vor um danach die Ruheinduktion sowie die Bewegungsinduktion genau zu besprechen.
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