Sensors and Actuators - Fachbereich Physik der Universität ...

Induktionsspannung und Faradaysches Gesetz
Jede Änderung des magnetischen Flusses Фm durch eine Leiterschleife der Stirnfläche A
induziert in dieser Leiterschleife eine Spannung U, deren Stärke proportional zur Änderung
des Flusses ist.
φ m = ∫ N× BdA × Magnetischer Fluss
A
N: Spulenwindungszahl
B: homogenes Magnetfeld
A: Spulenstirnfläche
U
dφ
dt
m =− Faraday’sches Gesetz
Die Größe der Induktionsspannung U hängt nicht von der absoluten Größe des Flusses Фm,
sondern von der Geschwindigkeit ab, mit der er sich ändert.
Lenzsche Regel
Die Induktionsspannung und der Strom, den sie hervorruft, sind stets so gerichtet, dass sie
ihrer Ursache entgegenwirken.
Ein umgekehrt betriebener Stromgenerator ist ein Elektromotor
Anstatt als Generator können wir die Spule im Magnetfeld auch als Motor benutzen. Hierzu
müssen wir nur Wechselspannung an die Spule anlegen, statt sie mechanisch zu drehen.
Auf eine stromdurchflossene Schleife wirkt im Magnetfeld ein Drehmoment, das versucht,
das magnetische Moment der Schleife parallel zum Magnetfeld B, die Schleife selber also
senkrecht zum Magnetfeld zu stellen. Legen wir jetzt Gleichstrom an die Spule an, so wirkt
ein entgegengesetztes Drehmoment, sobald sich die Spule über die Gleichgewichtsposition
hinweggedreht hat. Dies würde dazu führen, dass die Spule nach einigen Schwingungen in
dieser Gleichgewichtsposition zur Ruhe kommt. Wird sjedoch in dem Moment, in dem die
Spule die Gleichgewichtsposition erreicht, die Spannung umgepolt, so wirkt kein
entgegengesetztes Drehmoment, und die Spule rotiert weiter. Während die Spule rotiert,
wird in ihr eine Spannung induziert, die der Antriebsspannung entgegenwirkt. Beim Starten
des Motors ist dies noch nicht der Fall. Deshalb ist in diesem Moment die Stromstärke
extrem hoch. Sie ist letztlich nur durch den Gleichstromwiderstand des gesamten Kreises
begrenzt. Sobald sich die Spule dreht, steigt die in ihr induzierte Spannung, und die
Stromstärke nimmt ab.
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