Die elektromagnetische Induktion in Experimenten
Induktionsgesetz - Experimente mit dem Induktionsgerät
Unter Verwendung des Induktionsgerätes sind analoge Untersuchungen möglich. Das
von den Helmholtzspulen erzeugte, weitestgehend homogene Magnetfeld und der unbedingte
Verzicht auf Eisenkerne ermöglichen insbesondere bei der Untersuchung der
Abhängigkeit der Induktionsspannung von der Querschnittsfläche der Induktionsspule
sehr genaue Meßergebnisse.
Um den Stoßausschlag zu vergrößern, besitzt das Induktionsgerät
einen Umschalter, der den Wechsel der Stromrichtung ermöglicht. Dadurch tritt eine
doppelt so große Induktionsspannung wie beim Ein- bzw. Ausschalten des Stromes auf.
Die Änderung der Stärke des magnetischen Feldes kann jedoch auch durch schnelle
Drehung der Induktionsspule um 90° bzw. 180° erfolgen. Bei Untersuchungen mit dem
Induktionsgerät liegen die auftretenden Fehler bei wenigen Prozent.
Nachteile des Induktionsgerätes bestehen in der für die Schüler nicht
sichtbaren Schaltung und der Tatsache, dass die Induktionsspule als wesentlichster Teil der
Anordnung infolge der großen Abmessungen der Feldspulen nur teilweise der Beobachtung
zugänglich ist.
Die Experimente mit dem Induktionsgerät führen zu wesentlich größeren
Induktionsspannungen, wenn für die Erzeugung des magnetischen Feldes anstelle von
Gleichstrom Wechselstrom verwendet wird. Der Vorteil besteht dann darin, dass an der
Induktionsspule eine konstante Induktions-(Wechsel-)spannung gemessen wird. Diese Vorteile
werden allerdings durch den didaktischmethodischen Nachteil erkauft, dass die Ursachen des
Auftretens der Spannung nicht sichtbar sind, die Schüler zu wenig über
Wechselspannung wissen, keine Untersuchungen zur Richtungsabhängigkeit der Spannung
durchgeführt werden können und letztlich das Transformatorprinzip schon
vorweg genommen wird. Zur Erläuterung kann den Schülern mitgeteilt werden, dass das
Experiment mit Wechselstrom durchgeführt wird und damit eine ständig wiederkehrende
Änderung der magnetischen Flußdichte erfolgt, die zum Auftreten einer
Induktionsspannung führt. Wegen der genannten Nachteile kann diese experimentelle
Variante aber nur wenig empfohlen werden.