Wissensteil:
Bewegt man einen Leiter in einem Magnetfeld, so kann man eine Spannung erzeugen, die Induktionsspannung.
Diese Spannung ist eine Folge der Lorentzkraft. Durch die Bewegung des Leiters senkrecht zu den Magnetfeldlinien werden auch die Elektronen im Leiter senkrecht zu den Feldlinien bewegt und erfahren die Lorentzkraft FL. Die Lorentzkraft wirkt senkrecht zur Bewegungsrichtung der Elektronen und verschiebt diese zusätzlich. Die Richtung der Verschiebung wird mit der Drei-Finger-Regel der linken Hand bestimmt. So entsteht am einen Ende des Leiters ein Elektronenüberschuss und am anderen Ende des Leiters ein Elektronenmangel. Zwischen den beiden Leiterenden entsteht somit ein elektrisches Feld und man kann eine Induktionsspannung Uind abgreifen.
Es gilt: FL = B·e·v und Fel = e·E = e·Uind/l
(wobei l = Leiterlänge).
Wenn FL = Fel ist, ist die Ladungstrennung abgeschlossen und es ergibt sich:
Uind = B·l·v.
Bei diesem Vorgang wird kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Dieses Prinzip benutzt man bei Generatoren.
Eine Induktionsspannung tritt auch auf, wenn sich die magnetische Flussdichte, die die Spule durchsetzt, ändert.
Induktionsspannung bei sich ändernder Fläche
Liegt ein konstantes Magnetfeld vor und eine Spule mit n Windungen wird in das Magnetfeld hineinbewegt oder dort gedreht bzw. verformt, so wird eine Induktionsspannung hervorgerufen. Da sich hierbei die senkrecht durchsetzte Fläche ändert, gilt:
Befindet sich die Leiterschleife schief im Magnetfeld, so ist die für die Induktionsspannung wirksame Fläche kleiner als die Spulenfläche.
Induktionsspannung bei sich ändernder magnetischer Flussdichte
Durch eine zeitliche Änderung der magnetischen Flussdichte bei konstanter durchsetzter Fläche kann auch eine Induktionsspannung hervorgerufen werden.
Es gilt:
Dabei hängt der Betrag der Induktionsspannung von der Schnelligkeit der Änderung der magnetischen Flussdichte ab.
