Elektrodynamik

Schlägt man ein Kupferkabel zwischen die Schenkel eines Hufeisenmagneten oder bewegt man einen Stabmagneten durch eine Leiterschleife, so kann man an den Enden des Leiters kurzzeitig eine Spannung messen. Je schneller die Bewegung ist, desto grösser wird die Spannung. Die Lorentzkraft treibt die freien Ladungsträger im Leiter an. Bewegt sich ein Leiter der Länge L mit Geschwindigkeit v senkrecht zu den Feldlinien durch ein Magnetfeld mit Flussdichte B, so wird eine Spannung der Grösse Uind = vBL induziert.

Vergrössert man die Fläche einer Drahtschlaufen, indem man wie im Bild einen Leiter durch ein Magnetfeld bewegt, so kann man während der Bewegung eine Spannung messen. Auch hier ist die Lorentzkraft die tiefere Ursache.

Hält man eine Spule über eine Magnetspule, die von Wechselstrom durchflossen wird und somit ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, so kann man zwischen den Anschlüssen der oberen Spule eine Wechselspannung messen. Die Spannung ist um so grösser, je stärker das Magnetfeld ist und je schneller es sich ändert. Dieser Versuch zeigt das Grundprinzip des Transformators. Die induzierte Spannung ist proportional zur Zahl der Windungen N, zur Fläche einer Windung A und zur Änderungsrate der Flussdichte dB/dt: Uind = NA·dB/dt

Rotiert eine Flachspule gleichmässig in einem homogenen Magnetfeld, so kann zwischen den Anschlüssen der Rotorspule eine Wechselspannung gemessen werden. Dieser Versuch zeigt das Grundprinzip des Generators. Die induzierte Spannung (Spitzenwert) ist proportional zur Windungszahl N der Spule, der Fläche A einer Windung, zur Winkelgeschwindigkeit ω und der Flussdichte B: Uind,max = NAωB (Die Drehachse muss senkrecht zu den Feldlinien stehen.)