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.