Die elektromagnetische Induktion in Experimenten


Zweites Grundexperiment zur Induktion


Besonders gut durchschaubar sind Induktionsexperimente, wenn die Induktionsspannung durch Bewegen eines Magneten in der Nähe einer Spule erzeugt wird.
Ausgehend von der Faradayschen Ringkernanordnung sollten Experimente folgen, bei denen die Änderung des Magnetfeldes durch Ändern der Stromstärke in der Feldspule hervorgerufen wird, ohne dass eine Bewegung erfolgt. Eine besonders einfache Anordnung, die unmittelbar an die Experimente mit bewegten Magneten anschließt, ergibt sich wiederum bei Verwendung der Spulen eines Aufbausatzes (siehe oberes Bild) bzw. des Induktionsgerätes (siehe unteres Bild). Die Änderung der Stromstärke kann zunächst entsprechend den Experimenten von Faraday - durch Ein- und Ausschalten erfolgen (zweites Grundexperiment). Nachfolgend sollte auch mittels eines Gleitwiderstandes die Stärke des Stromes verändert werden.
In Analogie zu den zuerst durchgeführten Experimenten erkennen die Schüler, dass eine Induktionsspannung dann auftritt, wenn sich die Stärke des von der Induktionsspule umschlossenen Magnetfeldes ändert. Diese Änderung wird jetzt jedoch nicht durch Relativbewegung, sondern durch Ändern des Magnetfeldes (auf elektrischem Wege) erreicht.

Die zuletzt beschriebene Anordnung ist auch dazu geeignet, halbquantitative bzw. quantitative Experimente zur Abhängigkeit der Induktionsspannung von den einzelnen Parametern durchzuführen. Dazu wird der Feldstrom ein- bzw. ausgeschaltet und jeweils der kurzzeitige Höchstausschlag des Spannungsmessers ermittelt. Dieser Ausschlag sollte in Skalenteilen angegeben werden, da es sich um einen Spannungsstoß handelt. Das verwendete Meßgerät ist jedoch nicht auf die Messung von Spannungsstößen geeicht. Außerdem wird die physikalische Größe "Spannungsstoß" im Physikunterricht in der Regel nicht eingeführt. Um den Bezug zu der im Induktionsgesetz auftretenden physikalischen Größe Spannung herzustellen, empfiehlt sich folgende Aussage:

Der Höchstausschlag des Meßinstrumentes ist ein Maß für die bei der Induktion auftretende Spannung.

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