Was ist elektromagnetische Induktion?
Elektromagnetische Induktion ist, wenn ein Strom in einem Leiter aufgrund eines sich ändernden äußeren Magnetfelds induziert wird. Dies ist eine Folge der Magnetkraft auf die freien Elektronen im Material. Die Größe der Kraft hängt davon ab, wie schnell sich das Magnetfeld ändert. Wenn dies das Ergebnis eines sich bewegenden Magneten ist, ist die Kraft proportional zu der Geschwindigkeit, mit der sich der Magnet bewegt. Stationäre oder konstante Magnetfelder induzieren keinen Strom.
Wenn ein elektrischer Strom durch ein leitendes Objekt wie einen Draht fließt, wird ein Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld wird um den Draht herum erzeugt und seine Stärke hängt von der Strommenge ab. Das Gegenteil von diesem Phänomen ist die elektromagnetische Induktion, bei der ein Strom in einem Draht oder einem anderen leitenden Material durch ein sich änderndes Magnetfeld induziert wird.
Eines der wichtigsten Dinge, die Sie bei der elektromagnetischen Induktion beachten sollten, ist, dass sie nur durch ein sich änderndes Magnetfeld verursacht werden kann. Bewegt eine Person einen Magneten auf einen Draht zu, entsteht ein Strom in eine bestimmte Richtung. Wenn Sie den Magneten vom Draht entfernen, wird ein Strom in die entgegengesetzte Richtung induziert. Befindet sich der Magnet neben dem Draht, wird jedoch kein Strom induziert.
Eine elektromagnetische Induktion ist aufgrund der Elektronen im Draht oder einem anderen leitenden Material möglich. Wenn der Magnet bewegt wird, bewegt sich das zugehörige Magnetfeld mit. Die freien Elektronen im Draht, die negativ geladen sind, spüren eine Kraft vom Magneten, die sie zum Fließen bringt. Mathematisch gesehen ist die Größe der Kraft auf die Elektronen proportional zur Änderungsrate des Magnetfelds. Deshalb induzieren stationäre Magnete keinen Strom - denn in dieser Situation ist die Änderungsrate Null.
Wenn ein Magnet in eine Richtung zu einem Draht bewegt wird, fließt der Strom in eine Richtung. Dies wird als Gleichstrom (DC) bezeichnet. Wechselstrom ist jedoch häufig nützlicher und wird in modernen Stromnetzen verwendet. Um einen Wechselstrom zu induzieren, kann ein Magnet in einer zyklischen Bewegung auf den Leiter zu und von ihm weg bewegt werden.
Es gibt eine Reihe praktischer Anwendungen für die elektromagnetische Induktion. Beispielsweise verwenden Tonabnehmer in Gitarren manchmal elektromagnetische Induktion, um Vibrationen zu erkennen und sie in elektrischen Strom umzuwandeln. Andere Anwendungen umfassen Induktionsmotoren, elektrische Generatoren und Induktionsherde.