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Elektromagnetische Induktion
Der Vorgang, bei dem ein sich änderndes Magnetfeld eine elektromotorische Kraft (Spannung) in einem Leiter erzeugt — das grundlegende Arbeitsprinzip von Transformatoren.
Die elektromagnetische Induktion ist das fundamentale physikalische Phänomen, das Transformatoren, Generatoren und viele andere elektrische Geräte ermöglicht. Sie wurde 1831 von Michael Faraday entdeckt und beschreibt, wie ein sich änderndes Magnetfeld ein elektrisches Feld erzeugt und eine Spannung (elektromotorische Kraft, EMK) in nahegelegenen Leitern induziert.
Faradaysches Gesetz
Das Faradaysche Gesetz besagt, dass die in einer Spule induzierte EMK proportional zur Änderungsrate des magnetischen Flusses durch die Spule ist:
EMK = −N × (dΦ/dt)
Wobei N die Anzahl der Windungen und Φ der magnetische Fluss ist. Das negative Vorzeichen (Lenzsches Gesetz) zeigt an, dass die induzierte EMK der Änderung entgegenwirkt, die sie verursacht.
Rolle in Transformatoren
In einem Transformator erzeugt der Wechselstrom in der Primär-wicklung ein sich ständig änderndes Magnetfeld im Kern. Dieses Feld durchdringt die Sekundärwicklung und induziert eine Spannung proportional zum Übersetzungsverhältnis.