Zum Inhalt springen
Anmelden
Physik · Jahrgang 10 · Basiswissen

Magnetfelder und Induktion

Das lernst du

  1. Ich beschreibe Magnetfelder mit Feldlinien.
  2. Ich erkläre das Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule.
  3. Ich beschreibe, wann eine Spannung induziert wird.
  4. Ich erkläre den Aufbau eines Generators.
  5. Ich erkläre den Aufbau eines Elektromotors.
  6. Ich berechne Spannungen am Transformator.
  7. Ich erkläre, warum Strom mit Hochspannung transportiert wird.

Merksätze

Feldlinien

Feldlinien laufen außerhalb des Magneten vom Nord- zum Südpol.

Sie schneiden sich nie – wo sie dicht liegen, ist das Feld stark.

Spule

Eine stromdurchflossene Spule hat ein Magnetfeld wie ein Stabmagnet.

Mehr Windungen und mehr Strom bedeuten ein stärkeres Feld.

Induktion

Eine Spannung wird nur induziert, wenn sich das Magnetfeld durch die Spule ÄNDERT.

Ein ruhender Magnet induziert nichts.

Generator

Im Generator dreht sich eine Spule im Magnetfeld.

Bewegungsenergie wird zu elektrischer Energie – der Motor ist derselbe Aufbau rückwärts.

Motor

Im Motor wird ein stromdurchflossener Leiter im Magnetfeld abgelenkt.

Elektrische Energie wird zu Bewegung – der Generator ist derselbe Aufbau vorwärts.

Transformator

U₁ : U₂ = n₁ : n₂. Mehr Windungen bedeuten mehr Spannung – aber die Leistung wird dabei nicht größer.

Hochspannung

Bei gleicher Leistung fließt bei hoher Spannung wenig Strom.

Weil die Verlustwärme mit I² wächst, spart Hochspannung Energie im Netz.

Selbst abfragen

Karte 1 von 7 · Vorderseite
Magnetfelder und InduktionFeldlinienWas weißt du dazu? Erst selbst sagen, dann umdrehen.

Tippen dreht um, Wischen blättert.Leertaste dreht um, Pfeiltasten blättern.

So geht es – ein Beispiel je Aufgabenart

Magnetpole und Kompass

Zwei Stabmagnete werden so zusammengeschoben, dass sich ein Südpol und ein Südpol gegenüberstehen. Was spürst du?

NSSN?
  1. Schau, welche Pole sich gegenüberstehen.
  2. Südpol und Südpol sind gleichnamig.
  3. Gleichnamige Pole stoßen sich ab.

Ergebnis: Sie stoßen sich ab.

Feldlinien lesen

Das Bild zeigt die Feldlinien eines Magnetstabs aus der Sammlung. Wo ist das Magnetfeld stärker: bei A oder bei B? Begründe.

NSBA
  1. Die Dichte der Feldlinien zeigt die Stärke des Feldes.
  2. Bei B liegen die Linien dicht, bei A weit auseinander.
  3. Also ist das Feld bei B stärker.

Ergebnis: bei B, dort liegen die Feldlinien dichter

Magnetfeld einer Spule

Eine Spule mit 100 Windungen erzeugt bei 2 A innen 0,4 mT. Eine gleich lange Spule hat 400 Windungen, auch 2 A. Wie stark ist ihr Feld? Berechne mit Einheit.

N = 400I = 2 AB = ?vorher: 100 Windungen, 0,4 mT
  1. Das Feld wächst im gleichen Verhältnis wie die Windungszahl.
  2. 400 : 100 = 4
  3. B = 4 · 0,4 mT = 1,6 mT

Ergebnis: 1,6 mT

Elektromagnete im Alltag

Ein Kran im Hafen hebt Stahlrohre mit einem Elektromagneten an. Wie lässt er sie am Ziel wieder los?

EisenkernN = 200I
  1. Ein Elektromagnet ist eine Spule mit Eisenkern.
  2. Nur solange Strom fließt, hat er ein Magnetfeld.
  3. Strom aus: Das Feld verschwindet, die Last fällt ab.

Ergebnis: Er schaltet den Strom in der Spule ab.

Typische Fehler – so sieht es falsch aus, so richtig

Induktion ohne Änderung erwartet
Magnet liegt in der Spule → U = 2 V werden induziert
Magnet liegt still → U = 0 V. Erst die Änderung induziert.

Ein ruhender Magnet in einer Spule induziert nichts. Erst die Änderung erzeugt Spannung.

Windungsverhältnis umgekehrt angesetzt
n₁ = 1000, n₂ = 200, U₁ = 230 V → U₂ = 230 · 1000 : 200 = 1150 V
U₂ = U₁ · n₂ : n₁ = 230 · 200 : 1000 = 46 V

Mehr Windungen, mehr Spannung. Wer das Verhältnis dreht, bekommt das Ergebnis um den Faktor n² daneben.

Weiter lesen und ausprobieren – auf fremden Seiten

Zum Ausdrucken: Drucken-Befehl des Browsers – die Seite ist dafür gebaut. Üben geht am Handy über den Code deiner Klasse, nicht hier.