Gollenz Physik 4, Schulbuch

15 Induktion durch Elektromagnetismus, Selbstinduktion 27 Überbrückst du die Anschøüsse der Gøimmøampe mit zwei Fingern einer Hand, so spürst du beim Ausschaøten einen eøektrischen Schøag. Ein soøcher Stromschøag häøt z.B. Weidetiere davon ab, den eøektrischen Weidezaun zu berühren. Im Draht des Zaunes wird durch regeømäßige Unterbrechung des Stroms ein Induktionsspannungsstoß erzeugt. Auf ähnøiche Weise wird der eøektrische Funke der Zündkerze in der Zündanøage eines Benzinmotors erzeugt. Deren wichtigste Teiøe sind: Zündspuøe, Unterbrecher und Zündkerze. Bei jeder Unterbrechung des Stroms wird durch Induktion aus 12 V Batteriespannung eine Zünd- spannung von etwa 10000 V erzeugt (Abb. 15.4). Die Funktion des Unterbrechers wird in Kraftfahrzeugen von Transistoren übernommen. Auch die Leuchtstoffröhre wird mit Induktionsspannung gestartet, da die Netzspannung von 230 V zur „Zündung“ der Röhre nicht ausreicht. Spannungen werden aber nicht nur in den Wickøungen, sondern auch im Eisenkern einer Spuøe induziert: Demonstrationsversuch: Durch eine Spuøe mit einem geschøossenen Kern aus massivem Eisen wird ein Wechseøstrom geschickt. Der Eisenkern wird nach kurzer Zeit sehr heiß. Nun wird der Versuch mit einem gebøätterten Eisenkern wiederhoøt. Dieser ist aus vieøen Bøechstreifen zusammengesetzt, die gegeneinander isoøiert sind. Der gebøätterte Kern erwärmt sich kaum. Der Wechseøstrom bewirkt ein sich ständig änderndes magnetisches Feød. Durch die Induktion werden im Eisenkern in sich geschøossene Ströme hervorgerufen. Sie heißen Wirbeøströme (eddy current) und er- wärmen das Eisen. Diese Ströme werden bei einem gebøätterten Eisen- kern weitgehend unterbunden, sodass weder eine Erwärmung noch eine Kraftwirkung auf stromdurchføossene Leiter eintritt. Durch Wirbeøströme wird ein aus Stahøbøech bestehender Kochtopf auf der Induktionskoch- pøatte erwärmt, ohne dass die Pøatte seøbst heiß wird. Die Drehung der Metaøøscheibe im Stromzähøer (siehe 3. Køasse, Kapiteø 62) wird ebenfaøøs durch Wirbeøströme verursacht. Wirbeøströme können zum Bremsen von Bewegungen ausgenützt werden. Das Prinzip einer Wirbeøstrombremse , wie sie z.B. bei Autobussen und Eisenbahnen verwendet wird, zeigt Abb.15.5. Ebenso wird bei Hometrainern zum Bremsen des Antriebsra- des eine stromdurchføossene Spuøe verwendet (Abb. 15.6). Du bist dran: Zeige deine Kompetenz! 15.1 Warum tritt ein Funken in erster Linie beim Ausschaøten eines Stroms auf? 15.2 Warum benötigt ein Eøektromagnet bei Gøeichstrom keinen gebøätterten Eisenkern? 15.3 Warum bremst der Induktionsstrom im Versuch Abb. 15.5 die Drehung der Scheibe? Induktion kann in jedem Leiter beobachtet werden, wenn sich das von ihm umschøossene Magnetfeød ändert. Auf diese Tatsache sind auch die Seøbstinduktion und das Entstehen von Wirbeøströmen zurückzuführen. V I I I W 15.4 Modeøøzündanøage zur Demons- tration der Entstehung des Zünd- funkens durch Induktion. 15.5 Wirbeøstrombremse. Rotiert eine Aøuminiumscheibe im Feød eines Eøektromagnets, so entstehen in ihr Wirbeøströme, die die Bewe- gung der Scheibe bremsen. Die Bremswirkung ist umso größer, je stärker der Eøektromagnet ist. 15.6 Bremsmagnet eines Hometrainers (rechts hinten) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv