Inhaltsverzeichnis
Versuchsdurchführung
a) Induktion durch bewegten Magnet/Spule
Es wird mithilfe eines Spiegelgalvanometers die Induktionsspannung in einer Luftspule gemessen, während das veränderliche Magnetfeld wahlweise durch einen bewegten Permanentmagneten oder durch eine stromdurchflossene Feldspule erzeugt wird:
1) Induktion durch bewegten Permanentmagneten
- Relativbewegung zwischen Permanentmagnet und Induktionsspule
2) Induktion durch bewegte Feldspule
- Relativbewegung zwischen Strom- und Induktionsspule
- Stromstärke ändern schnell, langsam
- Ein- und Ausschalten
- Windungszahl ändern
3) Induktion durch bewegte Feldspule mit Fe, Messing oder Holz-Stab
Zuerst Fe, Messing oder Holzstab in die Induktionsspule einbringen und anschließend wieder folgendes durchführen:
- Relativbewegung zwischen Strom- und Induktionsspule
- Stromstärke ändern schnell, langsam
- Ein- und Ausschalten
- Windungszahl ändern
b) Induktion mit Funktionsgenerator
In eine Luftspule wird eine Induktionsspule mit kleinerem Durchmesser eingeführt. Mithilfe eines Funktionsgenerators wird ein veränderliches Magnetfeld in der Feldspule erzeugt und der Spannungsverlauf über beiden Spulen auf einem Oszilloskop dargestellt.
Dabei kann an die Feldspule wahlweise eine Sinus- Sägezahn- oder Rechteckspannung angelegt werden.
Folgende Zeichnung veranschaulicht den Versuchsaufbau:
In Abhängigkeit der angelegten Spannungs-Funktion an der Feldspule ergeben sich dann folgende Spannungsverläufe in der Induktionsspule gemäß des Induktionsgesetzes:
\(U_{ind}=-\frac{d\Phi}{dt}\)
Mit
\(\Phi (t)\propto B(t)\propto I_{Feld}(t)\propto U_{Feld}(t)\)
\(\rightarrow U_{ind}(t)\propto -\frac{dB}{dt}\propto -\frac{dU_{Feld}(t)}{dt}\)
Damit entspricht die induzierte Spannung in der Induktionsspule formell der Ableitung der Spannungsfunktion in der Feldspule. Die Induzierte Spannung ist also der negative zeitliche Verlauf der Steigung der Ausgangsfunktion.
1) Sinusförmige Spannung an der Feldspule
In der Induktionsspule wird ebenfalls eine Sinusförmige Spannung erzeugt, die allerdings gegenüber der ursprünglichen Sinusspannung um 90° Phasenverschoben ist
2) Sägezahnförmige Spannung an der Feldspule
In der Induktionsspule wird eine Rechteckspannung induziert (Steigung der Ausgangsfunktion an der Flanken der Dreiecksfunktion konstant und an den Spitzen unendlich groß)
3) Rechteckförmige Spannung an der Feldspule
In der Induktionsspule wird eine Spannung induziert, die nur spitze Ausschläge an den Vorzeichenwechseln der Rechteckspannung aufweist und dann rapide auf null fällt, da hier die Steigung der Feldspannung nahezu unendlich groß ist, während die Steigung sonst konstant ist.