Level 2
Level 2 setzt Schulmathematik voraus. Geeignet für Schüler.
Formel: Induktionsspannung durch Magnetfeldänderung
\[ U_{\text{ind}} ~=~ - A \, \frac{\Delta B}{\Delta t} \] \[ U_{\text{ind}} ~=~ - A \, \frac{\Delta B}{\Delta t} \] \[ \Delta B ~=~ -\frac{ U_{\text{ind}} }{ A } \, \Delta t \] \[ \Delta t ~=~ - \frac{ A }{ U_{\text{ind}} } \, \Delta B \] \[ A ~=~ - U_{\text{ind}} \, \frac{ \Delta t }{ \Delta B } \] Formel umstellen
Induktionsspannung
\( U_{\text{ind}} \) Einheit \( \text{V} \) Diese elektrische Spannung bildet sich z.B. zwischen den Endpunkten einer Leiterschleife aus, wenn das die Leiterschleife durchdringende Magnetfeld \( B \) verändert wird. Beachte: Nur solange die zeitliche Änderung des Magnetfeldes passiert, ist die Induktionsspannung messbar. Sobald das Magnetfeld NICHT geändert wird (\( B \) konstant), verschwindet die Spannung an den Endpunkten der Leiterschleife.
Ist die Leiterschleife kurzgeschlossen, d.h. die beiden Kontakte miteinander verbunden, dann entsteht ein Induktionsstrom \( I_{\text{ind}} \) in der Leiterschleife.
Das Minuszeichen im Induktionsgesetz ist durch die Lenz-Regel begründet, um die Energieerhaltung nicht zu verletzen.
Magnetfeldänderung
\( \Delta B \) Einheit \( \text{T} \) Von der Leiterschleife eingeschlossene magnetische Flussdichte \( B \), die um den Wert \( \Delta B \) geändert wird. Wenn diese Flussdichte \( B \) sich zeitlich ändert, also \( \Delta B \neq 0 \), dann entsteht eine Induktionsspannung bzw. Induktionsstrom in der Leiterschleife.
Zeitspanne
\( \Delta t \) Einheit \( \text{s} \) Das ist eine Zeitspanne, innerhalb der, sich die magnetische Flussdichte um den Wert \( \Delta B \) geändert hat. Je kleiner die Zeitspanne, innerhalb der sich das Magnetfeld verändert hat, desto größer die induzierte Spannung.
Flächeninhalt
\( A \) Einheit \( \text{m}^2 \) Fläche, die z.B. von der Leiterschleife eingeschlossen wird. Nach dieser Formel wird \( A \) nicht geändert, d.h. in diesem Fall wird angenommen, dass die Fläche konstant bleibt. Das bedeutet: Die Leiterschleife wird nicht verbogen oder auf irgendeine andere Weise manipuliert, um die Fläche, die das Magnetfeld durchdringt zu verändern.