Faradaysches Induktionsgesetz

Wenn sich das Magnetfeld, das durch eine Drahtschleife fließt, ändert, erzeugt es eine Spannung in dieser Schleife — auch ohne angeschlossene Batterie. Ändere das Feld schneller, und du erhältst eine größere Spannung; genau so verwandeln Generatoren Bewegung in Elektrizität.

Die Formel

ε = −ΔΦ / Δt

  • ε — induzierte EMK (V): die in der Schleife erzeugte Spannung
  • Φ — magnetischer Fluss (Wb): die Menge an Magnetfeld, die durch die Schleife fließt
  • t — Zeit (s): wie lange die Flussänderung dauert

Durchgerechnetes Beispiel

Der magnetische Fluss durch eine Schleife sinkt um 6 Weber über 3 Sekunden. Welche Spannung induziert dies?

  • ΔΦ = 6 Wb
  • Δt = 3 s
  1. ε = −ΔΦ / Δt
  2. ε = −(6 Wb) / (3 s)

ε = −2 V

Teste dich selbst

Der Fluss ändert sich immer noch um 6 Weber, aber das passiert jetzt in nur 2 Sekunden statt 3. Wie groß ist die induzierte Spannung jetzt?
  • 2 V
  • Richtige Antwort: 3 V
  • 12 V

Richtig! Eine schnellere Änderung bedeutet mehr Spannung: 6 Wb ÷ 2 s = 3 V.

Nach Lenz's Gesetz wird der Strom, der durch eine sich ändernden Fluss induziert wird, ein eigenes Magnetfeld erzeugen, das …
  • Richtige Antwort: sich der Flussänderung widersetzt
  • der Flussänderung entspricht
  • keine Auswirkung auf den Fluss hat

Genau — der induzierte Strom wehrt sich immer gegen die Änderung, die ihn erzeugt hat, weshalb die Formel ein Minuszeichen hat.

Wo du das siehst

Jedes Kraftwerk auf der Erde ist dieses Gesetz im industriellen Maßstab: rotierende Magnete fegen einen sich ändernden Fluss durch Spulen, und heraus kommt die Spannung, die deine Steckdose erreicht. Ein Fahrraddynamo ist die Taschenausgabe — dein Treten dreht einen Magneten, und die Lampe leuchtet, ohne dass eine Batterie im Stromkreis steckt.

Häufige Fehler

Der entscheidende Punkt ist die Änderung: Ein riesiges, völlig konstantes Magnetfeld durch eine Schleife induziert nichts — nur ein sich ändernder Fluss erzeugt eine Spannung, ε = −ΔΦ / Δt. Dann ist es eine Rate, keine Menge: dieselbe Änderung von 6 Wb, in 2 s statt 3 s durchgeführt, erhöht die Spannung von 2 V auf 3 V. Und das Minuszeichen ist Lenz's Gesetz — der induzierte Strom widersetzt sich immer der Änderung, die ihn erzeugt hat, und verweigert ein kostenloses Mittagessen.

Wie es sich verbindet

Damit ist das Paar vollendet, das die Lorentz-Kraft begonnen hat: Felder drücken auf Ladungen, und jetzt erzeugen sich ändernde Felder die Spannungen, die Ladungen in Bewegung setzen — ganz ohne Batterie. Lenz's entgegengerichteter Schub ist der Energieerhaltungssatz in Aktion, und die Wechselstrom-Resonanz als Nächstes zeigt, was passiert, wenn diese induzierte Spannung in einem hin- und hergetriebenen Stromkreis auf einen Kondensator trifft.

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