Elektromagnetische Induktion

Hier sind eine Batterie, eine Glühlampe und ein Stromleiter. Neben dem Leiter ist ein Magnet, der sich dreht: ein Kompass. Fließt elektrischer Strom durch einen Leiter, dann dreht sich der Kompass, denn der Strom erzeugt ein Magnetfeld um den Leiter herum. Dreht man die Batterie andersherum und der Strom fließt in die andere Richtung, dann dreht sich auch das Magnetfeld. Der Kompass dreht sich in die andere Richtung.

Elektrischer Strom erzeugt also ein Magnetfeld. Funktioniert es auch andersherum? Kann ein Magnetfeld elektrischen Strom erzeugen? Schließe den Leiter an ein Galvanometer an. Das Messgerät zeigt Null an.

Es fließt also kein Strom durch den Leiter. Befindet sich der Magnet in der Nähe ... ja ... dann fließt Strom durch den Leiter. Doch nun zeigt der Zähler wieder Null an, obwohl der Magnet direkt neben dem Leiter liegt.

Entfernt man den Magneten, dann ... he, warte mal! Auch ohne Magnet ist Strom durch den Leiter geflossen. Und wenn der Magnet wieder zurück ist, fließt auch wieder für kurze Zeit Strom. Steht der Magnet jedoch still, fließt kein Strom mehr im Leiter.

Erst wenn sich der Magnet bewegt, fließt Strom. Änderungen des Magnetfeldes erzeugen Strom im Leiter. Man nennt das Induktion, und der Strom ist Induktionsstrom. Das Magnetfeld beeinflusst nur einen kleinen Teil des Leiters. Biegt man den Draht jedoch zu einer Schleife, wirkt sich das Magnetfeld auf einen größeren Teil des Leiters aus. Der Induktionsstrom wird stärker.

Und je öfter man den Draht wickelt, desto stärker ist der Strom. Einen gewickelten Leiter nennt man "Spule". Wenn sich der Magnet bewegt, fließt also Induktionsstrom im Leiter. Kim wirbelt nun einen Magneten umher: nahe an einem Leiter, der zu einer Spule gewickelt ist. Der Magnet bewegt sich, und somit ändert sich das Magnetfeld ständig.

Im Leiter wird Strom erzeugt. Der Strom lässt die Glühlampe leuchten. Kim ruht sich nun erstmal aus. Anstelle von Kim kommt jetzt ein Wasserstrahl! Das fließende Wasser lässt den Magneten drehen, und die Lampe leuchtet weiter.

Ein Magnet, der sich nahe einer Spule dreht, erzeugt Strom. Der Magnet erzeugt also Strom in der Spule. Das ist ein einfacher Generator. Ein Generator wandelt Bewegungsenergie in elektrische Energie um. Dreht sich der Magnet schneller, wird auch der Strom stärker und die Glühlampe leuchtet heller.

Setze anstelle der Lampe wieder ein Galvanometer. Wenn sich der Magnet dreht, fließt der Strom erst in eine Richtung und dann in die andere Richtung. Der Strom wechselt immer seine Richtung. Ein Generator erzeugt Drehstrom bzw. Wechselstrom.

Anders als bei einer Batterie: Da fließt der Strom immer in dieselbe Richtung. Das ist Gleichstrom. Änderungen in einem Magnetfeld erzeugen Strom im Leiter: Induktionsstrom. Mit Hilfe von Induktion kann man Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandeln: in einem Generator.