11 Induktivität / Spulen
11.1 Prinzipien der Induktion
11.1.1 Grundlagen
Als Induktion (induction) wird jede Art von Spannungserzeugung bezeichnet, an der ein Magnetfeld beteiligt ist.
Grundsätzlich können zwei Arten der Induktion unterschieden werden:
Induktion der Bewegung
Induktion der Ruhe
11.1.2 Induktion der Bewegung
11.1.2.1 Versuch
In einem Magnetfeld befindet sich ein Leiter, an den ein Voltmeter angeschlossen ist. Der Leiter steht entweder still oder er wird in unterschiedlichen Richtungen im Magnetfeld bewegt.
Der Versuch bringt folgendes Ergebnis:
Keine Bewegung: es wird keine Spannung induziert
Bewegung in Richtung „1“: es wird keine Spannung induziert
Bewegung in Richtung „2“: es wird keine Spannung induziert
Bewegung in Richtung „3“: es wird Spannung induziert
Aus dem Versuch lässt sich folgende Erkenntnis ableiten:
Wird ein Leiter so durch ein Magnetfeld bewegt, dass der Leiter die Feldlinien schneidet, dann
wird in ihm während der Bewegung eine Spannung induziert.
11.1.2.2 Anwendung
Die Induktion der Bewegung wird in Generatoren angewendet. Sie wird daher auch als „Generatorprinzip“ bezeichnet.
11.1.3 Induktion der Ruhe
11.1.3.1 Versuch
Auf einem Eisenkern befinden sich zwei Spulen, die voneinander isoliert sind. An die Spule 1 wird über einen Widerstand eine Spannungsquelle angeschlossen, an die Spule 2 ein Voltmeter. Im Teil 1 des Versuchs ist die Spannungsquelle eine Gleichspannungsquelle, im Teil 2 eine Wechselspannungsquelle.
Durch den Stromfluss in der Spule 1 wird ein Magnetfeld erzeugt. Der Eisenkern führt das Feld auch in die Spule 2. Im ersten Teil des Versuchs ist das Magnetfeld zeitlich konstant, im zweiten Teil ist das Magnetfeld zeitlich veränderlich.
Der Versuch bringt folgendes Ergebnis:
Teil 1: in der Spule 2 wird keine Spannung
Teil 2: in der Spule 2 wird eine Spannung induziert
Aus dem Versuch lässt sich folgende Erkenntnis ableiten:
In einer Spule wird eine Spannung induziert, wenn sich in der Spule das Magnetfeld zeitlich ändert.
11.1.3.2 Unterteilung der Induktion der Ruhe
Die Induktion der Ruhe kann in zwei Kategorien unterteilt werden:
Gegeninduktion
Selbstinduktion
Unterscheidungsmerkmal ist die Art, wie bzw. wo das zeitlich veränderliche Magnetfeld erzeugt wird.
Die Induktion der Ruhe kann in die Gegeninduktion und in die Selbstinduktion unterteilt werden.
Anmerkung: eine genaue Beschreibung erfolgt in den Punkten „11.3 Induktion der Ruhe – Gegeninduktion“ und „11.5 Induktion der Ruhe – Selbstinduktion“.
11.1.3.3 Anwendung
Die Induktion der Ruhe wird in Transformatoren angewendet. Sie wird daher auch als „Transformatorprinzip“ bezeichnet.
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