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Transkript Induktionsspannung durch Feldänderung

Hallo und herzlich willkommen zu Physik mit Kalle. Wir wollen uns heute aus dem Gebiet Elektrizität und Magnetismus die Erzeugung einer Induktionsspannung durch eine Änderung des magnetischen Feldes ansehen.  Für dieses Video solltet ihr bereits den Film "Das allgemeine Induktionsgesetz" gesehen haben. Auch "Die Erzeugung der Induktionsspannung durch Bewegung" kann allerdings nicht schaden. Wir lernen heute, wie man durch eine Feldänderung eine Induktionsspannung erzeugen kann und dann 2 Beispiele dazu. Als Erstes ein Stabmagnet und eine Spule, als Zweites 2 Spulen nebeneinander.  Das allgemeine Induktionsgesetz besagt ja, wenn sich der magnetische Fluss, durch die von einer Leiterschleife umschlossene Fläche ändert, oder auch durch die von einer Spule umschlossene Fläche, denn eine Spule ist ja nichts anderes als viele Leiterschleifen hintereinander, so tritt in der Leiterschleife oder Spule eine Induktionsspannung auf. Diese Flussänderung kann durch eine Bewegung, und zwar durch eine Bewegung des Feldes oder der Schleife, zustande kommen oder aber auch durch eine Feldänderung.  Das wollen wir erst mal mithilfe eines Stabmagneten etwas genauer ansehen. Hier haben wir einen Stabmagnet. Rot steht wie immer für den Nordpol, grün für den Südpol. Wie ihr euch erinnert, sehen die Feldlinien ungefähr so aus. Als Nächstes brauchen wir eine Spule, die wir neben unseren Stabmagneten legen. Wie ihr seht, ändert sich bei einer Bewegung der Spule auf den Magnet zu der magnetische Fluss durch die von der Spule umschlossene Fläche. Und das sollte eine Spannung induzieren. Wir schreiben uns auf: Bewegt sich der Magnet in die Spule hinein, so findet eine Flussänderung in der von der Spule umschlossenen Fläche statt. Wir überprüfen das Ganze mithilfe eines Spannungsmessgeräts. Wir sehen: Während sich der Magnet in die Spule hineinbewegt, ändert sich der Fluss durch die Spule und damit wird eine Spannung induziert. Wird der Stabmagnet in der Spule ruhig gehalten, findet keine Flussänderung statt und es wird keine Spannung induziert. Wenn ich den Magneten nun wieder herausziehe, wird eine Spannung in die andere Richtung induziert, die durch die Flussänderung verursacht wird. Mithilfe des Stabmagneten kann ich also in der Spule eine Spannung induzieren. Allerdings ist das, wenn man es nun genau nimmt, eine Flussänderung, die durch Bewegung stattgefunden hat. Oder anders ausgedrückt: Das Feld durch die Spule hat sich zwar geändert, aber nur, weil sich das Feld des Stabmagneten in die Spule hineinbewegt hat.  Den Fall eines sich ändernden Magnetfeldes, nämlich den einer Spule, die an eine Spannungsquelle angeschlossen wird, wollen wir uns nun im nächsten Kapitel ansehen. Lege ich an eine Spule eine Spannung an, dann fließt Strom durch die Spule und dieser sorgt dafür, dass sich ein Magnetfeld aufbaut. Und da ein sich aufbauendes Magnetfeld nichts anderes ist als eine Änderung des magnetischen Flusses, sollte ich in einer gut platzierten zweiten Spule in der Lage sein, eine Induktionsspannung zu messen, die so gerichtet ist, dass sie ein Gegenfeld zu dem sich aufbauenden Feld erzeugt. Na, das wollen wir doch gleich mal testen. Hier ist wieder unsere Spule, verbunden mit dem Spannungsmessgerät und daneben setzen wir jetzt eine zweite Spule, die wir mit einer Spannungsquelle verbinden. Außerdem bauen wir in den Kreislauf einen Schalter ein, damit wir die Spannungsquelle an- und ausschalten können. Wenn ich nun den Schalter schließe und das Magnetfeld in der linken Spule beginnt sich aufzubauen, kann ich, solange der Aufbau des Magnetfelds dauert, in der rechten Spule eine induzierte Spannung messen. Dies ist die Spannung, die durch die Flussänderung verursacht wird und versucht, ein Gegenfeld aufzubauen, das den Aufbau des Magnetfelds in der linken Spule hindert. Sobald der Aufbau des Magnetfelds abgeschlossen ist, wird keine Spannung mehr induziert, da sich ja der magnetische Fluss nicht mehr ändert. Wenn ich nun den Schalter wieder öffne, dann baut sich das Magnetfeld in der linken Spule ab. Die dadurch entstehende Flussänderung verursacht eine Induktionsspannung in der rechten Spule, die ein Feld aufbaut, das versucht, das sich abbauende Magnetfeld zu erhalten.  Wir wollen noch mal wiederholen, was wir gerade gelernt haben. Durch eine Änderung des magnetischen Feldes kann in einer Leiterschleife oder Spule eine Spannung induziert werden. Ein gutes Beispiel dafür war der Versuchsaufbau mit 2 Spulen, die linke an einer Spannungsquelle angeschlossen, die rechte an ein Spannungsmessgerät. Beim Einschalten der Spannungsquelle baut sich in der 1. Spule ein Magnetfeld auf, während dadurch in der 2. Spule eine Spannung induziert wird, die versucht, diesen Aufbau durch Aufbau eines Gegenfeldes zu hemmen. Beim Ausschalten der Spannungsquelle, was einen Abbau des Feldes in der 1. Spule zur Folge hat, wird in der 2. Spule eine Spannung induziert, die ein Magnetfeld erzeugt, das versucht, das sich abbauende Magnetfeld zu erhalten.  So, das war's schon wieder für heute. Ich hoffe, ich konnte euch helfen. Vielen Dank fürs Zuschauen. Vielleicht bis zum nächsten Mal. Euer Kalle.

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