Mechatronik Modul 2 - ADAM - Leonardo da Vinci Projects and ...

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Minos
3.2.3 Induktion
Elektrische Antriebe und Steuerungen
Fließt durch einen elektrischen Leiter ein Strom, so bildet sich um den
Leiter ein magnetischen Feld aus. Befindet sich nun dieser Leiter in einem
anderen Magnetfeld, so beeinflussen sich die beidem Magnetfelder
gegenseitig. Fließt der Strom quer zum äußeren Magnetfeld, wird auf
den Leiter eine Kraft ausgeübt. Diese Kraft wirkt senkrecht auf den Leiter
und wird als Lorenzkraft bezeichnet.
Die Wirkungsrichtung kann mit der Linke-Hand-Regel bestimmt werden.
Hält man die offene linke Hand so, dass die Feldlinien auf der Innenfläche
der Hand auftreffen und die Finger in der Richtung des Stromflusses
zeigen, so gibt der abgespreizte Daumen die Richtung der Kraftwirkung
an. Diese Regel wird auch als Motor-Regel bezeichnet, weil mit Hilfe
eines elektrischen Stromes eine Bewegung erzeugt wird.
In einer Spule sind mehrere Leitungen in Reihe geschaltet. Dadurch kann
die Kraftwirkung vervielfacht werden. Dies wird vorallem in Motoren ausgenutzt.
Aber auch in Bildröhren wird ein Strahl aus Elektronen durch
das Magnetfeld von Spulen abgelenkt. Ein elektrischer Leiter ist in diesem
Fall nicht vorhanden, die Bewegung der Elektronen im Magnetfeld
ist ausreichend für das Entstehen der Lorenzkraft.
Wird im Gegensatz dazu ein Leiter in einem Magnetfeld bewegt, so entsteht
in dem Leiter eine Spannung. Dieser Vorgang wird als Induktion
bezeichnet. Verbindet man die beiden Enden des Leiters miteinander,
so gleichen sich die Spannungsunterschiede aus und es fließt ein Strom.
Der durch die Induktion fließende Strom bildet wiederum ein Magnetfeld
aus. Dieses Magnetfeld ist so ausgerichtet, dass die Bewegung des Leiters
gehemmt wird. Deshalb muss von außen eine Kraft auf den Leiter
einwirken, damit die Bewegung weitergeführt wird. Dieses Prinzip wird
in einem Generator angewandt, bei dem durch einen Antrieb von außen
eine Spannung erzeugt wird, durch die ein Strom fließt.
Zum Bestimmen der Stromrichtung wird die Rechte-Hand-Regel verwendet.
Hält man die offene rechte Hand so, dass die Feldlinien des Magnetfeldes
auf die Innenseite der Hand auftreffen und zeigt der abgespreizte
Daumen in die Bewegungsrichtung, so zeigen die Finger in
die durch die Induktion verursachte Stromrichtung. Diese Regel wird auch
als Generatorregel bezeichnet.
Durch das Zusammenschalten der Leiter zu Schleifen und diese wiederum
zu Spulen kann die induzierte Spannung erhöht werden. Die induzierte
Spannung ist dabei um so größer, je mehr Windungen in der Spule
vorhanden sind und um so stärker sich der magnetische Fluss ändert.
Dies kann beispielsweise durch die Drehzahl des Generators verändert
werden.