Elektrodynamik und Optik - Fachbereich Physik der Universität ...

E4.21
Wechselstromgenerator
84 Experimentalphysik 2 für Biologen & Chemiker
und/oder durch zeitliche Änderung des Flächenvektors dA
und zeitlich
dt
konstantem Magnetfeld B erzeugt werden kann:
U
ind
d( B⋅A) ⎛dB dA
⎞
=− =−⎜ ⋅ A+ ⋅B
⎟.
dt ⎝ dt dt ⎠
Zeitlich veränderliche Bs ließen sich durch Drehung von Permanentmagneten
erzeugen, zeitlich veränderliche As durch Drehung der Leiterschleifen; letzteres
ist technisch einfacher zu realisieren und entspricht genau der Anordnung, die wir
schon bei Elektromotoren kennen gelernt hatten; lediglich die Operationsweise ist
umgekehrt: statt einen Strom durch die Leiterschleife zu schicken, um eine
mechanische Drehbewegung der Schleife zu erzeugen, wird durch eine
mechanische Drehung der Schleife (z.B. Wasserräder am Wasserfall,
Dampfturbine (über Kohle oder Kernkraft), Windräder) ein Strom in der Schleife
induziert.
Das Funktionsprinzip eines Generators beruht auf dem durch das Drehen einer Leiterschleife mit einer
Winkelgeschwindigkeit ω in einem homogenen Magnetfeld B erzeugten Induktionsstrom, wie er durch das
Faraday’sche Gesetz beschrieben wird. Quelle: Tipler, Abb. 26.21, S.889
Eine sich mit der Winkelgeschwindigkeit ω in einem zeitlich konstanten
(Permanent-) Magnetfeld B drehende Leiterschleife induziert eine sinusförmige
ϕ
Wechselspannung U~ der Frequenz ω= , die sich an den beiden Enden der
t
Leiterschleife abgreifen lässt:
Quelle: Großes Buch der Physik, compact Verlag, S. 283