26 15 Induktion durch Elektromagnetismus, Selbstinduktion Für die Induktion ist wesentlich, dass sich das magnetische Feld ändert. Bei einem Elektromagnet erreicht man das sehr bequem durch Ein- und Ausschalten des Stroms. Versuch: Stecke auf einen Eisenkern zwei Spulen mit 800 und 1600 Windungen, von denen die erste über einen Schalter an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Sie bildet einen Elektromagnet. Verbinde die zweite Spule mit einem Messgerät (Abb. 15.1). Beobachte die Ausschläge des Messgerätes beim Einschalten und Ausschalten des Stroms! Nach dem Einschalten des Stroms wird in der ersten Spule (Primärspule) ein Magnetfeld aufgebaut. Der Weicheisenkern wird zu einem Magnet. Sein magnetisches Feld wird auch von den Windungen der zweiten Spule (Sekundärspule) umschlossen. Dadurch wird in dieser eine Spannung induziert. Fließt der Strom in der Primärspule in gleichbleibender Stärke, so ändert sich das Magnetfeld nicht. Es wird daher keine Spannung mehr induziert, der Zeigerausschlag geht auf Null zurück. Beim Ausschalten des Stroms wird das Magnetfeld abgebaut, die Abnahme des Magnetfeldes verursacht eine entgegengesetzt gerichtete Induktionsspannung. Versuch: Verwende den vorigen Versuchsaufbau, verändere aber die Stromstärke in der Primärspule nach dem Einschalten. Beobachte das mit der Sekundärspule verbundene Messgerät! Jede Änderung der Stromstärke in der Primärspule führt auch zu einer Änderung des Magnetfeldes in der Sekundärspule und damit zur Induktion einer Spannung. Untersuche nun, ob auch eine Induktionswirkung auftritt, wenn nur eine Spule vorhanden ist. Versuch: Baue nach Abb. 15.2 eine Schaltung auf, in der zusätzlich zu einem Glühlämpchen eine Spule mit geschlossenem Eisenkern und ein zweites Glühlämpchen parallel geschaltet sind. Die angelegte Spannung soll, zu den Glühlämpchen passend, 2–6 Volt betragen. Beobachte die Lämpchen beim Schließen des Schalters! Beim Einschalten des Stroms leuchtet das eine Lämpchen sofort auf, das zweite im Kreis der Spule jedoch etwas später. Im Kreis mit der Spule wird nämlich ein Magnetfeld aufgebaut, sodass die Stromstärke nur langsam ansteigt. Ersetze nun das Lämpchen im Spulenkreis durch eine Glimmlampe (Abb. 15.3). Was beobachtest du nun beim Schließen und Öffnen des Schalters? Das Glühlämpchen leuchtet beim Einschalten auf, die Glimmlampe jedoch nicht. Beim Unterbrechen des Stroms erlischt das Glühlämpchen, die Glimmlampe blitzt kurz auf. Beim Unterbrechen des Stroms ändert sich die Stromstärke sehr rasch. Es entsteht eine hohe Induktionsspannung, und die Glimmlampe leuchtet kurz auf. Da die Induktion hier in derselben Spule auftritt, die auch das Magnetfeld liefert, spricht man von Selbstinduktion (self-induction). Am Schalter kann dadurch ein elektrischer Funken entstehen. Hast du schon einmal einen elektrischen Weidezaun angegriffen? 15.1 Beim Ein- und Ausschalten des Elektromagnets wird in der zweiten Spule eine Spannung induziert. 15.2 Die Glühlampe im Stromkreis mit der Spule leuchtet beim Einschalten des Stroms später auf als die andere Lampe, da in der Spule ein Magnetfeld aufgebaut wird. Die Induktionsspannung wirkt der angelegten Spannung entgegen. Glühlampe Glühlampe Spule mit Eisenkern Schalter 15.3 Der Spannungsstoß durch Selbstinduktion, der beim Unterbrechen des Stroms in der Spule induziert wird, beträgt ein Vielfaches der angelegten Spannung. Daher leuchtet die Glimmlampe beim Unterbrechen des Stromkreises kurz auf. Glühlampe Glimmlampe Spule mit Eisenkern Schalter Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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