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Das Lenzsche Gesetz

Warum das Minuszeichen im Induktionsgesetz? Der Induktionsstrom wirkt seiner Ursache entgegen — sonst entstünde Energie aus dem Nichts.

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Erklärung — das Lenzsche Gesetz

Die Lenzsche Regel

Das Induktionsgesetz (3.2.1) liefert den Betrag der Spannung. Die Richtung des Induktionsstroms gibt die Regel von Heinrich Lenz an.

Lenzsches Gesetz

Der Induktionsstrom ist stets so gerichtet, dass er seiner Ursache — der Flussänderung — entgegenwirkt.

  • Nähern:Die Spule baut ein Feld auf, das den Magneten abstößt.
  • Entfernen:Die Spule baut ein Feld auf, das den Magneten festhält.
  • Minuszeichen:In \(U_{ind}=-N\,\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}\) (3.2.1) steht es genau für dieses Entgegenwirken.

Lenzsche Regel

Der Induktionsstrom richtet sein Magnetfeld so aus, dass er die Änderung behindert: beim Nähern stößt der Ring ab, beim Entfernen hält er fest. So bleibt die Energieerhaltung gewahrt.

N NS F
Nähert sich der Magnet, bildet der Ring auf der zugewandten Seite einen Nordpol — gleiche Pole stoßen sich ab. Der Induktionsstrom wirkt der Annäherung entgegen.

Warum das so sein muss

  • Gedankenexperiment:Würde der Induktionsstrom die Bewegung unterstützen, würde der Magnet von selbst immer schneller — Energie aus dem Nichts.
  • Energieerhaltung:Das ist verboten. Also bremst der Induktionsstrom die Bewegung.
  • Energiebilanz:Gegen die Bremskraft muss man mechanische Energie zuführen (Energie = Kraft mal Weg); genau sie erscheint als elektrische Energie des Induktionsstroms.

Richtung bestimmen

Ein Magnet wird mit dem Nordpol voran einer Spule genähert.

UrsacheDer Fluss durch die Spule nimmt zu (Nordpol nähert sich).
LenzDer Induktionsstrom wirkt dem entgegen → die zugewandte Spulenseite wird zum Nordpol.
FolgeGleichnamige Pole stoßen sich ab — die Spule bremst die Annäherung.
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Allgemeine Hinweise

Entgegen der Änderung

Der Induktionsstrom wirkt der Flussänderung entgegen, nicht dem Magnetfeld. Beim Entfernen verstärkt sein Feld das Magnetfeld sogar.

Bremsen, nicht stoppen

„Entgegenwirken“ heißt nicht „verhindern“: Die Bewegung geht weiter, sie kostet nur zusätzliche Energie.

Nur im geschlossenen Kreis

Bei offenen Spulenenden oder einem geschlitzten Ring wird zwar eine Spannung induziert, aber es fließt kein Strom — also keine Gegenkraft.

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