Die elektromagnetische Induktion in Experimenten
Induktionsgesetz - Experimente mit einem Sägezahngenerator und Spannungsmesser
Eine gleichmäßige Änderung des magnetischen Flusses, der die Induktionsspule
durchsetzt ist auch auf elektronischem Wege möglich. Dazu findet ein
Sägezahngenerator mit Verstärker Verwendung, der eine maximale Stromstärke von
etwa 1 A ermöglichen soll. Dieser Strom durchfließt die Feldspule der
Induktionsanordnung.
Ein in Reihe geschalteter Strommesser läßt die gleich mäßige
Zunahme bzw. Abnahme der Stromstärke erkennen. Die Induktionsspule ist mit einem
Spannungsmesser verbunden (siehe nebenstehendes Bild). Die gesamte Induktionsanordnung soll
möglichst eisenfrei sein. Bei einer Frequenz von einem Zehntel Hertz tritt eine maximale
Induktionsspannung von etwa 1 mV auf.
Steht ein solch empfindliches Meßgerät nicht zur Verfügung, so
können Feld- und Induktionsspule mit einem gemeinsamen Eisenkern versehen werden. Die
maximale Magnetisierung muß dabei deutlich unter der Sättigungsmagnetisierung des
Eisens liegen. Im einfachsten Falle wird die Verbindung zwischen Feld- und Induktionsspule
mit einem I- oder U-Kern vorgenommen, einen höheren Wirkungsgrad erreicht man mit einem
geschlossenen Eisenkern.
Die Anordnung gleicht dann der eines Transformators. Dabei ist jedoch darauf zu achten,
dass zwischen I-Kern und U-Kern einige Lagen Papier gelegt werden.
Für die zuletzt beschriebenen Experimente kann anstelle der Luftspulen auch das
Induktionsgerät Einsatz finden. Der Vorteil besteht in einem homogenen Magnetfeld
großen Durchmessers, in das leicht Spulen unterschiedlicher Windungsfläche
eingebracht werden können.
Anordnungen mit Luftspulen lassen leicht eine Veränderung der Querschnittsfläche
der Induktionsspule zu. Ein Variieren der Windungszahlen der Induktionsspule bereitet in allen
Fällen keine Schwierigkeiten. Unterschiedliche Kraftflußänderungen erreicht man
entweder dadurch, dass man die Zeit für das Ansteigen bzw. Abfallen des Stromes
verändert. Dabei ist es leicht möglich, durch Vergrößern der Frequenz
z.B. nacheinander, Anstiegszeiten von 8 s, 4 s und 2 s einzustellen. Es ist aber auch
möglich, bei gleicher Frequenz den Maximalwert der Stromstärke - am besten im
Verhältnis ganzer Zahlen - zu verändern.
Der Vorteil der Anordnung besteht darin, dass die Induktionsspannung über
längere Zeit konstant ist. Die vom Strommesser angezeigte, sich ändernde
Stromstärke läßt deutlich die Ursache der Induktionsspannung erkennen.