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Magnetfeld, Spule und Induktion

Ein Magnet bewegt sich in der Nähe einer Spule — und schon entsteht darin eine elektrische Spannung.

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Übungsaufgaben

Alle Übungen fortlaufend nummeriert — zuerst die interaktiven Übungen zum Klicken, Ziehen und Knobeln, danach die Rechen- und Textaufgaben. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen dir die gestuften Tipps.

A1
Was stimmt über Spule und Magnetfeld?
AFB I

Sechs Aussagen über Dauermagnete und stromdurchflossene Spulen — drei davon sind richtig.

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Ohne Strom verschwindet das Feld des Elektromagneten wieder, Feldlinien sind stets geschlossen, und mehr Windungen bedeuten ein stärkeres Feld.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen rund um die Induktion in einer Spule.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Ohne Änderung keine Induktion: Wie schnell sich etwas ändert, bestimmt die Höhe der Spannung.
A3
Lückentext mit Wortbank
AFB I

Setze die Fachbegriffe an die richtige Stelle — ein Wort bleibt übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Eine stromdurchflossene Spule mit Eisenkern heißt ; ihre verlaufen außerhalb vom Nordpol zum Südpol. Die Lage des Nordpols findet man mit der . Bewegt man einen Magneten in die Spule, so entsteht durch eine Spannung; sie wächst mit der .

Der Widerstand der Spule bestimmt die Induktionsspannung nicht — sie entsteht allein durch die Feldänderung.
A4
Passiert etwas — und was?
AFB I

Sortiere jede Situation danach, was in der Spule geschieht.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Induktionsspannung entsteht
2Keine Induktionsspannung
3Das Magnetfeld der Spule wird stärker
Entscheidend ist die Änderung des Feldes in der Spule: Ruhe oder gleiche Geschwindigkeit heißt keine Induktion.
A5
Blitzrechnung
AFB I

Eine Spule mit 200 Windungen liefert beim Hineinstoßen eines Magneten eine Induktionsspannung von 0,40 V. Welche Spannung liefert eine baugleiche Spule mit 800 Windungen bei genau derselben Bewegung?

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Die Induktionsspannung wächst proportional zur Windungszahl: viermal so viele Windungen, also 4 · 0,40 V = 1,60 V.
A6
Ein Induktionsversuch in der richtigen Reihenfolge
AFB II

Bringe die fünf Schritte des Versuchs in die Reihenfolge, in der sie ablaufen.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Die Spule an ein empfindliches Spannungsmessgerät anschließen.
2Den Magneten ruhig vor die Spule halten — das Messgerät zeigt 0 V.
3Den Magneten zügig in die Spule schieben — der Zeiger schlägt aus.
4Den Magneten in der Spule ruhen lassen — der Zeiger geht auf 0 V zurück.
5Den Magneten wieder herausziehen — der Zeiger schlägt zur anderen Seite aus.
Am häufigsten verrutscht der Ruhe-Schritt in der Mitte — gerade er zeigt, dass nur die Bewegung eine Spannung erzeugt.
A7
Rechenkette
AFB II

Eine Spule mit 400 Windungen liefert beim Hineinstoßen eines Magneten die Induktionsspannung 0,60 V. Sie ist an einen Widerstand von 12 Ω angeschlossen.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Stromstärke im Widerstand: I = U/R A
  2. Umgesetzte Leistung: P = U · I W
  3. Induktionsspannung, wenn der Magnet doppelt so schnell bewegt wird V
  4. Windungszahl, die bei der ursprünglichen Geschwindigkeit 1,50 V liefern würde Windungen
Spannung, Stromstärke und Leistung hängen über U = R · I und P = U · I zusammen; die Induktionsspannung selbst wächst proportional zu Geschwindigkeit und Windungszahl.
A8
Begriff und Bedeutung verbinden
AFB II

Verbinde jeden Fachbegriff mit der passenden Beschreibung.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Frag dich bei jedem Begriff zuerst: Geht es um das Feld selbst oder um seine Änderung?
A9
Fehlersuche im Schulheft
AFB II

Sechs Sätze aus einem Schulheft — drei davon sind falsch. Finde sie.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Der Geschwindigkeitsfehler steckt in Klassenarbeiten am häufigsten drin — langsamer heißt weniger Spannung, nicht mehr.
A10
Wie ändert sich die Induktionsspannung?
AFB III

Ausgangspunkt ist immer derselbe Versuch mit derselben Spule und demselben Magneten. Schätze für jede Zeile ein, was passiert — ohne zu rechnen.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = halb so groß, 2 = unverändert, 3 = doppelt so groß, 4 = dreimal so groß, 5 = viermal so groß. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = halb so groß5 = viermal so groß
Der Magnet wird doppelt so schnell bewegt.
Die Windungszahl wird vervierfacht.
Die Windungszahl wird verdoppelt, der Magnet dafür halb so schnell bewegt.
Die Windungszahl wird halbiert.
Der Magnet wird dreimal so schnell bewegt.
Geschwindigkeit und Windungszahl wirken beide proportional — gegenläufige Faktoren heben sich auf, deshalb ist Überlegen schneller als Rechnen.