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ELEKTROMAGNETISCHE INDUKTION
 
 
GENERATORPRINZIP
 
Ein beweglich angeordneter Leiter im Magnetfeld bewegt sich wenn er von Strom durchflossen wird. Aus elektrischer Energie entsteht Bewegungsenergie. Das Prinzip wird bei einem Generator umgekehrt. Beim Generator entsteht aus Bewegungsenergie der rotierenden Bewegung elektrische Energie. Wie das?
 
Beim Generator werden durch eine mechanische Kräfte Leiterschleifen in einem Magnetfeld gedreht (bewegt). An den Klemmen des Generator entsteht dadurch eine Spannung.
 

Bewegt man einen Leiter in einem Magnetfeld, quer zur Feldlinienrichtung, so wird in dem Leiter eine Spannung induziert. Die Richtung der Spannung hängt von der Bewegungsrichtung des Leiters und von der Richtung der Feldlinien des Magnetfeldes ab.

 
ERKLÄRUNG FÜR DIE SPANNUNGSERZEUGUNG
 
Bewegt man einen Leiter, so bewegen sich auch die Elektronen in ihm. Bewegte Ladungen haben Magnetfelder zur Folge. Es bilden sich kreisförmige Magnetfelder. Durch das äußere Magnetfeld entsteht eine Kraftwirkung auf die freien Elektronen. Dadurch erfahren die freien Elektronen eine Verschiebung. Die negativen Elektronen sammeln sich an dem einen Ende des Leiters, während die positiv geladenen Atomrümpfe fest im Atomgitter verankert sind. Dadurch werden Ladungen getrennt und es entsteht zwischen den beiden Enden des Leiters eine Spannung. Wird der Leiter in die entgegengesetzte Richtung bewegt und damit auch die Ladungen, dann wird die Richtung der Spannung umgekehrt. Bewegt man den Leiter im Magnetfeld ständig hin und her, so würde dadurch in dem Leiter eine Wechselspannung induziert.
 
Man kann die Richtung der induzierten Spannung mit Hilfe der "Rechte - Hand - Regel" bestimmen.
 
 
 
TRANSFORMATORPRINZIP
 
Jeder elektrische Strom erzeugt ein Magnetfeld! Nachfolgend wird die Funktionsweise eines Transformators erläutert. Beim Einschalten des Stromes wird sehr schnell ein magnetischer Fluss durch die Spule mit der Windungszahl N1 aufgebaut. Der magnetische Fluss verläuft im Eisenkern und durchsetzt die Sekundärspule. Die Änderung des Flusses induziert in Spule mit der Windungszahl N2 eine Spannung. Beim Ausschalten bricht der magnetische Fluss sehr schnell zusammen. Die Änderung des Flusses induziert ebenso in der Sekundärspule eine Spannung. Ihre Richtung hängt also davon ab, ob der Fluss zu- oder abnimmt.

 

In einer Spule wird eine Spannung induziert, wenn sich in der Spule der magnetische Fluss ändert. Die Richtung der induzierten Spannung hängt von der Richtung der Flußänderung ab.

 
Damit bei einem Transformator dauernd Spannung induziert werden kann, muss der magnetische Fluss ständig verändert werden. Erreicht wird die ständige Änderung entweder mit Wechselstrom oder mit pulsierendem Gleichstrom Þ Transformatoren arbeiten mit Wechselstrom oder mit pulsierendem Gleichstrom.
 
Wird die Stromstärke in der Primärspule von Null auf Maximalwert und wieder auf Null gebracht und in einem immer kürzer werdenden Zeitabstand so zeigt sich:
 

Die induzierte Spannung ist umso höher, je kürzer die Zeit ist, in der sich der magnetische Fluss ändert.

 
Ist die Spule mit vielen Windungen gewickelt, so wird in jeder dieser Windungen eine Spannung induziert. Da bei einer Spule alle Windungen in Reihe geschaltet sind, addiert die die in jeder Windung induzierte Spannung zu einer Gesamtspannung.
 

Die induzierte Spannung ist um so größer, je größer die Windungszahl ist.

 
Daraus ergibt sich folgende Zusammenfassung:
 
Die induzierte Spannung U0 ist um so größer,
 
 
  • je größer die Flußänderung ΔF ist
 
  • je kürzer die Zeit  Δt der Flußänderung ist
 
  • je größer die Windungszahl N der Spule ist
 
Die Zusammenfassung aller Abhängigkeiten ergibt das Induktionsgesetz.

 

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