Was ist ein induzierter Strom?

Ein geschlossener Stromkreis mit fließender Energie veranschaulicht die beiden Teile der elektromagnetischen Kraft: Elektrizität und Magnetismus. Strom wird erzeugt, indem Elektronen von einer Spannungsquelle - beispielsweise einer Batterie - durch einen leitenden Draht gedrückt werden. Der ursprüngliche Draht besitzt nicht nur einen Elektronenfluss, sondern erzeugt auch ein Magnetfeld um diesen Fluss. Diese Verhaltensweisen der elektromagnetischen Energie sind gepaart: der Elektronenfluss und das Magnetfeld, das der Fluss erzeugt. Wenn ein Draht, in dem Elektronen fließen, in die Nähe eines anderen Drahtes gebracht wird, induziert das Magnetfeld des ersten Drahtes einen Fluss - einen induzierten Strom - entlang des zweiten Drahtes.

Im Jahr 1831 veröffentlichte Michael Faraday seine Entdeckung, dass ein Strom in einem Draht Strom in einem anderen Draht induzieren könnte. Im Jahr 1862 wurde dieses Phänomen des induzierten Stroms von James Clerk Maxwell mathematisch beschrieben; Es basierte auf den Gleichungen von Kollegen, die andere Energieaustausche beschrieben hatten, wie z. B. Spannungsflüsse in Festkörpern und Flüssigkeitsflüsse in Flüssigkeiten. Die Maxwell-Gleichung beleuchtet die Gründe für den induzierten Strom oder die Induktivität, indem sie zeigt, dass der Stromfluss auf zwei Arten gemessen werden kann: als Spannungsabfall, der den Elektronenfluss erzwingt, und als magnetisches Flussfeld, das im Fluss entsteht.

Induzierter Strom kann verstärkt werden, wenn ein elektrisch leitender Draht in Richtung eines Stroms in eine dichte Spule gedrückt wird. Ein Transformator platziert Spulen aus zwei Kreisläufen parallel und nahe beieinander, sodass elektrische Energie von einem Kreislauf zum nächsten übertragen wird. Diese induktive Kopplung tritt auf, wenn sich die von den Spulen ausgehenden Magnetfelder phasengleich schneiden und eine maximale Energiemenge übertragen. Dieser Austausch ähnelt dem Stoß, den ein Kind auf einer Schaukel ausführt: Wenn der Stoß richtig zeitlich abgestimmt ist, wird die Schaukel mit der maximalen Geschwindigkeit nach oben bewegt.

Wenn ein Draht mit Strom um einen Eisenstab gewickelt wird, kann er ein Magnetfeld erzeugen, das das Magnetfeld eines anderen derartigen Elektromagneten anziehen oder abstoßen kann. Ein Motor und ein Generator bestehen jeweils aus zwei Magneten, einem beweglichen und einem festen. Der sich bewegende Magnet induziert, wenn er den stationären Magneten berührt, eine Änderung der Richtung des Elektronenflusses, was dazu führt, dass sich die Magneten gegenseitig abstoßen. Diese Richtungsänderung des induzierten Stroms erzeugt ein abwechselndes Drücken und Ziehen, wodurch sich der sich bewegende Magnet dreht. Die Induktivität kann in die entgegengesetzte Richtung wirken, wenn die mechanische Energie eines rotierenden Propellers, der an einem Generatormagneten befestigt ist, den Elektronenfluss in die Speicherbatterien forciert.