Big Bang Physik 6, Schulbuch

112  Felder Wenn man ein Metallpendel zwischen den Polen eines Magneten schwingen lässt, dann entstehen in seinem Inneren Wirbelströme. Diese elektrischen Ströme werden deshalb so genannt, weil sie wie Wirbel in sich selbst geschlossen sind. Sie erzeugen Magnetfelder, die so ge- richtet sind, dass sie die Bewegung des Pendels bremsen (Abb. 26.34a). Auf dem Prinzip der Wirbelströme beruhen die Bremsen von Zügen und Straßenbahnen, aber auch die Münzprüfung und der Tachometer ( F13 ). Münzenprüfer und Tachometer Bei der Münzenprüfung werden zuerst auf einer Halterung (Abb. 26.31 a) Gewicht und elektrischer Widerstand gemes- sen. Dann rollt die Münze an Magneten vorbei (b) und wird durch Wirbelströme gebremst. Die Stärke der Bremsung ist materialabhängig. Wenn die Merkmale nicht zusammen- passen, spuckt der Automat die Münze aus. Beim Tachometer dreht sich ein Permanentmagnet unter einem Speichenrad aus Metall (Abb. 26.32), das an einer Spiralfeder befestigt ist. Durch die Wirbelströme entsteht eine Kraft, die das Rad und den auf ihr montierten Zeiger verdreht. Je schneller das Auto fährt, desto schneller dreht sich der Magnet und desto stärker sind die Wirbelströme. Das vom Speichenrad auf die Spiralfeder ausgeübte Drehmoment steigt an und der Zeigerausschlag wächst. i Abb. 26.31:  Schematische Darstellung der Münzprüfung: Bei b wird die elektromagnetische Induktion überprüft. Abb. 26.32:  Wirbelströme drehen die Tacho- nadel. Oben: Ansicht von der Seite; unten: Ansicht von oben. Abb. 26.33:  Das induzierte Magnetfeld in der Spule wirkt immer gegen seine Ursachen, in diesem Fall gegen die Bewegung des Stabmagneten. Abb. 26.34:  Wirbelströme im Inneren bremsen das Pendel (a). In einem kammartigen Pendel (b) gibt es kaum Wirbel- ströme und somit auch keine Abbremsung. Zusammenfassung Wenn sich in einer Leiterschleife irgendwie der magnetische Fluss verändert, dann wird in ihr eine Spannung induziert. Das induzierte Magnetfeld wirkt seiner Ursache entgegen. 26.6 Das verspätete Lämpchen Selbstinduktion Ein- und Ausschalten des Stroms führen zu einem paradoxen Effekt, den man Selbstinduktion nennt. Ohne diesen würde ein Benzinauto nicht fahren. Wenn man den Stromkreis in der Schaltung schließt (Abb. 26.35), dann passiert etwas Paradoxes. Der plötzliche Strom- fluss bewirkt eine Änderung des Magnetfeldes der Spule. Das erzeugt wiederum eine Induktionsspannung in der Spule (Kap. 26.5, S. 111). Nach der Lenz’schen Regel muss diese aber gegen ihre Ursache wirken, also gegen die von außen angelegte Spannung. Diesen Effekt nennt man Selbstinduktion, und durch ihn wird das Ansteigen des Stroms gebremst (Abb. 26.36). Daher leuchtet die rechte Lampe verzögert auf ( F15 ). Beim Ausschalten ist die Änderung des Stromflusses noch abrupter und daher auch die Induktionsspannung. Mit Hilfe dieses Effektes kann man sehr hohe Spannungen erzeugen, etwa beim Starter einer Leuchtstoffröhre oder für die Zünd- Z Die Zündkerzen in einem Ottomotor brauchen min- destens 15.000V, damit sie Funken erzeugen können. Die Batterie liefert aber nur 12V. Wie geht das? Bau eine Schaltung wie in Abb. 26.35 auf. Wie leuchten die beiden Lampen auf, wenn du den Strom ein- schaltest? Was könnte der Grund dafür sein? F14 W2  Abb. 26.35:  Links ein Ohm’- scher Widerstand; rechts eine Spule mit Kern F15 S2  Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv