Ing: GdE: Induktionsgesetz, Induktivität und Permeabilität
Aus Wikibooks
Unter der elektromagnetischen Induktion versteht man das Entstehen einer elektrischen Spannung durch die Änderung eines Magnetflusses. Die elektromagnetische Induktion wurde 1831 von Michael Faraday entdeckt bei dem Bemühen, die Funktionsweise eines Elektromagneten („Strom erzeugt Magnetfeld“) umzukehren („Magnetfeld erzeugt Strom“).
Die Induktionswirkung wird technisch vor allem in der Stromerzeugung (Generator) und für Transformatoren genutzt.
Es kann bewiesen werden, dass das Wegintegral , welches einen geschlossen Umlauf bildet, gleich der negativen zeitlichen Änderung der von dem Integrationsweg umschlossenen magnetischen Flusses ist. Diese ist wiederum die Spannung, die an an einer Leiterschleife anliegt, die sich wiederum innerhalb eines sich zeitlich ändernden Magnetfeldes befindet.
Hat man mehrere Wicklungen, in einem magnetischen Feld, so muss die negative zeitliche Veränderung des Magnetfeldes mit der Wicklungszahl n multipliziert werden um die Spannung zu erhalten.
Das Induktionsgesetz ist umkehrbar. Legt eine Spannung an eine Leiterschleife mit n Windungen, so ist die Flussäderung in ihr:
Für eine Spule, an der eine Spannung anliegt gilt dann mit der Induktivität L als Verhältniswert:
Rges ist hier der magnetische Wiederstand eines geschlossenen Kreises (dabei geht die magnetische Spannung in die magnetische Durchflutung über, siehe Der magnetische Widerstand).
L ist allgemein betrachtet nur noch von der Anzahl der Windungen n, der Permeabilität und dem Geometrischen Aufbau abhängig.
Die bereits bekannte Permeabilität μ setzt sich zusammen aus der magnetischen Feldkonstante μ0und der relativen Permeabilität μr. Die magnetische Feldkonstante hat den Wert:
In Vakuum und näherungsweise auch für Luft hat die relative Permeabilität den Wert 1.
Die relative Permeabilität μr kann Werte kleiner Eins (Diamagnetismus) und größer Eins (Paramagnetismus) annehmen.
Paramagnetische Materialien konzentrieren den magnetischen Fluss, diamagnetische Materialien dehnen den magnetischen Fluss aus. Mit so genannten ferromagnetischen Materialien, mit μr > > 1( Paramagnetismus) künnen große Induktivitäten erreicht werden. Ihre Feldabhängigen relativen Permeabilitäten liegen zwischen 1000 und 100 000. In so genannten Weißchen Bezirken sind in Ferromagnetika die Dipole statistisch ausgerichtet. Mit anlegen eines magnetischen Feldes kommt es zur Ausrichtung der Weißchen Bezirke entsprechend des Feldes. Oft kann der ursprüngliche Zustand nicht mehr hergestellt werden und es kommt zur so genannten Hystereseverhalten.
