Was ist magnetische Induktion?
Magnetische Induktion, die manchmal als elektromagnetische Induktion bezeichnet wird, ist die Erzeugung eines induzierten elektrischen Stroms, üblicherweise in Leitern, die sich in einem Magnetfeld bewegen. Es könnte auch die Erzeugung eines Magnetfeldes durch den Stromfluss durch einen Leiter beschreiben. In der Technologie wird die magnetische Induktion für Induktionsmotoren, Öfen, Transformatoren, Taschenlampen, Leiter für drahtlose Energie, Generatoren und viele andere Anwendungen verwendet.
Das Grundprinzip der magnetischen Induktion besteht darin, dass ein sich ändernder magnetischer Fluss einen elektrischen Strom in einem nahe gelegenen Leiter induziert. In diesem Szenario muss der Strom über einen geschlossenen Pfad fließen, beispielsweise einen vollständigen Stromkreis, und der Magnetfluss kann entweder durch eine Änderung der Stärke des Magnetfelds oder durch die Bewegung des Leiters durch das Magnetfeld geändert werden. Das Faradaysche Gesetz gibt eine quantitative Beziehung zwischen der Änderung des magnetischen Flusses und der induzierten elektromotorischen Kraft (EMF) an, die der negativen Änderung des Flusses pro Zeiteinheit entspricht. Für eine Drahtspule muss die Änderung des magnetischen Flusses pro Zeit mit der Anzahl der Spulen multipliziert werden, um den korrekten EMF-Wert zu bestimmen.
In der Praxis können durch magnetische Induktion verschiedene Energiearten umgewandelt werden. Es kann zur Erzeugung von Wärme wie beim magnetischen Induktionsherd oder zur Erzeugung von mechanischer Energie und Bewegung wie beim Induktionsmotor verwendet werden. Während die Mechanismen der Energieübertragung für jedes Gerät unterschiedlich sind, arbeiten sie nach ähnlichen Grundprinzipien.
Magnetische Induktionsherde erzeugen einen Strom, der im Kochtopf oder in der Pfanne Widerstandswärme erzeugt. Der Boden des Herdes wird von einem gewickelten Draht gebildet, der Wechselstrom (AC) empfängt. Dieser Strom induziert ein Magnetfeld, das zusammen mit dem Strom oszilliert und in dem Metalltopf oder der Metallpfanne einen induzierten elektrischen Strom erzeugt. Widerstandswärme wird basierend auf dem Widerstand des einzelnen Topfes oder der Pfanne erzeugt, der durch die Verwendung ferromagnetischer Materialien wie Stahl und Eisen optimiert wird. Ähnliche Heizmechanismen können neben dem Kochen, einschließlich des Metallschweißens, auch für andere Anwendungen verwendet werden.
Die Erzeugung von mechanischer Energie und Rotation in magnetischen Induktionsmotoren beinhaltet auch oszillierende Magnetfelder. In diesem Aufbau gibt es zwei Teile des Motors, die als Stator oder stationäres Teil und als Rotor oder rotierendes Teil bezeichnet werden. Jeder kann das Magnetfeld des anderen beeinflussen, um ein Drehmoment zu erzeugen, das den Motor dreht und mechanische Energie erzeugt. Dieser Betriebsmechanismus ähnelt dem von Transformatoren, da sowohl Magnetinduktionsmotoren als auch Transformatoren durch Ändern des elektrischen Stroms im System arbeiten.