Zum NachschlagenZurück zur ErklärungDas Lenzsche Gesetz — Erklärung, Video nachlesen.
0 / 4 Aufgaben
1
Übungsaufgaben
1Nimmt der Fluss zu oder ab?AFB I
Ordnen Sie jeden Vorgang danach ein, wie sich der magnetische Fluss \(\Phi\) durch die Spule ändert. Das ist immer der erste Schritt vor der Lenz-Regel.
Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Φ nimmt zu
2Φ nimmt ab
Die Lenzsche Regel lässt sich nur anwenden, wenn zuvor die Ursache geklärt ist: Wächst der Fluss oder schrumpft er? Achte darauf, dass es dabei nicht auf die Bewegungsrichtung des Magneten an sich ankommt, sondern darauf, ob er sich der Spule nähert oder von ihr entfernt. Der Eisenkern ist der unauffälligste Fall — er bewegt nichts von außen, bündelt aber die Feldlinien und vervielfacht dadurch den Fluss durch dieselbe Fläche.
2Aussagen prüfenAFB I
Entscheiden Sie bei jeder Aussage zum Lenzschen Gesetz, ob sie stimmt.
Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Der wichtigste Denkfehler steckt in Aussage 2. Viele merken sich nur „Magnet und Spule ziehen sich an“ — Lenz sagt aber nicht, ob angezogen oder abgestoßen wird, sondern immer: entgegen der Änderung. Daraus folgt beides, je nach Vorgang: Abstoßung beim Nähern, Anziehung beim Entfernen. In beiden Fällen ist die Kraft der Bewegung entgegengerichtet und bremst sie.
3Pol und Kraft zuordnenAFB I
Verbinden Sie jede Bewegung mit dem Pol, den die zugewandte Spulenseite bildet, und der daraus folgenden Kraft.
Klicke links einen Begriff an und dann rechts den Partner — es entsteht eine Verbindungslinie.
Man muss sich nur eine einzige Zeile merken und den Rest ableiten: Beim Nähern bildet die Spule stets denselben Pol, der ihr entgegenkommt (gleiche Pole stoßen sich ab), beim Entfernen den entgegengesetzten (ungleiche Pole ziehen sich an). Der Pol des Magneten entscheidet also nur, welcher Pol auf der Spulenseite entsteht — ob abgestoßen oder angezogen wird, hängt allein von der Bewegungsrichtung ab.
4Richtung Schritt für Schritt bestimmenAFB II
Ein Stabmagnet wird mit dem Südpol voran zügig einer Spule genähert.
Bestimmen Sie über den Entscheidungsbaum, was die Spule tut.Beantworte die Fragen des Entscheidungsbaums mit Ja oder Nein und schau, wo du herauskommst.
Der Baum erzwingt die richtige Reihenfolge: erst die Ursache, dann die Geometrie. Frage 2 entscheidet über Abstoßung oder Anziehung, Frage 3 nur noch darüber, welcher Pol dabei auf der Spulenseite entsteht. Wer sofort mit den Polen anfängt, verwechselt regelmäßig die beiden Ebenen. Beachte auch den ersten Ast: Ohne Flussänderung endet die Prüfung sofort — die Lenzsche Regel hat dann gar nichts zu tun.
5Was folgt aus der Regel?AFB II
Kreuzen Sie an, was im jeweiligen Fall zutrifft.
Setze in jeder Zeile so viele Kreuze, wie zutreffen — es können auch null sein. Danach die ganze Tabelle prüfen.
| Fall | Induktionsstrom fließt | Kraft bremst die Bewegung | mechanische Energie muss zugeführt werden |
|---|---|---|---|
| Magnet wird zügig in die kurzgeschlossene Spule geschoben | |||
| Magnet ruht in der kurzgeschlossenen Spule | |||
| Magnet wird aus der kurzgeschlossenen Spule gezogen | |||
| Spulenenden sind offen, der Magnet wird bewegt | |||
| Aluminiumring mit durchgehendem Schlitz, Magnet wird genähert |
Die beiden letzten Zeilen sind der Kern: Eine Spannung wird dort sehr wohl induziert, aber ohne geschlossenen Leiterkreis kann kein Strom fließen — und ohne Strom gibt es kein Gegenfeld, keine Kraft und keinen zusätzlichen Energiebedarf. Genau deshalb bremst ein geschlitzter Ring nicht, ein geschlossener dagegen kräftig. Die dritte Spalte hängt untrennbar an der zweiten: Wo eine bremsende Kraft wirkt, muss man gegen sie Energie zuführen.
6Die Wirkungskette ordnenAFB II
Ordnen Sie die Schritte, die ablaufen, während ein Magnet in eine geschlossene Spule geschoben wird.
Ziehe die Zeilen mit der Maus oder verschiebe sie mit den Pfeil-Buttons, bis die Reihenfolge stimmt.
1Der Magnet wird von außen auf die Spule zu bewegt.
2Der magnetische Fluss durch die Spule nimmt zu.
3Eine Spannung wird induziert, im geschlossenen Kreis fließt ein Strom.
4Der Strom erzeugt ein eigenes Magnetfeld, das der Zunahme entgegengerichtet ist.
5Die zugewandte Spulenseite stößt den Magneten ab und bremst ihn.
6Die von außen zugeführte mechanische Energie erscheint als elektrische Energie im Stromkreis.
Die Kette macht sichtbar, dass die bremsende Kraft nicht am Anfang steht, sondern erst ganz am Ende entsteht — über den Umweg Fluss, Spannung, Strom, Gegenfeld. Fällt ein Glied aus, endet die Kette dort: Ist der Kreis offen, kommt es gar nicht erst zum Strom. Der letzte Schritt ist die Energiebilanz: Wer den Magneten schiebt, bezahlt die elektrische Energie mit Energie aus seinen Muskeln.
7Wie stark bremst die Spule?AFB II
Schätzen Sie ein, wie kräftig die Spule der Bewegung des Magneten jeweils entgegenwirkt.
Wähle in jeder Zeile eine Stufe von 1 bis 5 und prüfe dann alle Einschätzungen gemeinsam.
1 = gar keine Bremswirkung5 = sehr starke Bremswirkung
Magnet ruht dicht vor der kurzgeschlossenen Spule
Starker Magnet wird schnell bewegt, die Spulenenden sind offen
Schwacher Magnet wird langsam in die kurzgeschlossene Spule geschoben
Starker Magnet wird zügig in dieselbe kurzgeschlossene Spule geschoben
Starker Magnet wird sehr schnell in eine kurzgeschlossene Spule mit vielen Windungen geschoben
Die Bremskraft folgt der ganzen Kette: Sie wächst mit der Feldstärke des Magneten, mit der Geschwindigkeit (beides steckt in ΔΦ/Δt) und mit der Windungszahl. Die ersten beiden Zeilen fallen aus der Reihe, aber aus verschiedenen Gründen — einmal fehlt die Flussänderung, einmal der geschlossene Stromkreis. Merke dir: Ohne Änderung und ohne Stromweg passiert nichts, so stark der Magnet auch sein mag.
8Betrag oder Richtung?AFB II
Ordnen Sie jede Aussage dem Teil von \(U_{ind}=-N\,\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}\) zu, den sie betrifft.
Ziehe jeden Begriff in den passenden Bereich — oder wähle ihn mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Bereichs.
1 betrifft nur den Betrag von U
2 betrifft nur die Richtung (das Minuszeichen)
3 betrifft beides
Das Induktionsgesetz beantwortet zwei Fragen in einer Zeile: Der Bruch N · ΔΦ/Δt liefert den Betrag, das Minuszeichen die Richtung. Die Lenzsche Regel ist nichts anderes als dieses Minuszeichen in Worten. Beide Teile stützen sich auf dieselbe Ursache: Ohne ΔΦ gibt es weder einen Betrag noch eine Richtung, die man angeben könnte.
9Fehler im SchülerheftAFB III
Finden Sie die falschen Zeilen in diesem Heftauszug und klicken Sie sie an.
In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Der erste und der dritte Fehler sind derselbe Irrtum in zwei Verkleidungen: die Hoffnung auf eine Kraft, die von allein antreibt. Rechne sie zu Ende — ein unterstützender Induktionsstrom würde den Magneten beschleunigen, dadurch die Flussänderung vergrößern, dadurch den Strom verstärken und so fort. Das Ergebnis wäre unbegrenzte Energie aus dem Nichts. Der dritte Fehler zeigt, wie leicht „magnetisch“ und „leitfähig“ verwechselt werden: Für Induktionsströme zählt allein die Leitfähigkeit.
10Der Magnet im KupferrohrAFB III
Ein starker Magnet wird in ein senkrecht stehendes Kupferrohr fallen gelassen.
Untersuchen Sie den Versuch Schritt für Schritt.Spiele den Ablauf Schritt für Schritt durch: Was passiert als Nächstes? Nur die richtige Karte bringt dich weiter.
Der Versuch führt alle Bausteine des Kapitels zusammen: Flussänderung als Ursache, Induktionsstrom als Folge, Gegenfeld als Wirkung, Bremskraft als spürbares Ergebnis und Wärme als Energiebilanz. Genau nach diesem Prinzip arbeiten Wirbelstrombremsen in Zügen und Achterbahnen — berührungslos, verschleißfrei und ohne bewegte Teile. Der aufgeschlitzte Fall erklärt auch, warum Transformatorkerne aus dünnen, gegeneinander isolierten Blechen bestehen: Man will die Wirbelströme dort gerade verhindern.