Induktion, Wirbelströme, Skin-Effekt

Eine Ladungsverschiebung, hervorgerufen durch die Lorentzkraft. Die freien Elektronen im Leiter werden durch die Lorentzkraft nach einer Seite des Leiters abgelenkt.

Mit der Generatorregel (Rechte Hand Regel)

Hält man die rechte Hand so, dass die magnetische Feldlinien in die  Handinnenfläche auftreffen und der abgespreizte Daumen in die Bewegungsrichtung zeigt, so fliesst der induktionsstrom in Richtung der ausgestreckten Finger. 

1. Windungszahl
2. Geschwindigkeit der Flussänderung

Gleichstrom- und Wechselstromgeneratoren

Transformatoren

Induktionsmotoren (Asynchronmotoren)

Kreisförmige verlaufende Ströme ohne feste Bahnen in massiven Leitern.

Bewegt sich ein Metallstück quer zu den magnetischen Feldlinien, so entstehen Wirbelströme.

Befindet sich ein Metallstück in einem magnetischen Wechselfeld, entstehen Wirbelströme.

1. Wirbelstrombremse bei Zählern
2. Messinstrumenten
3. Strassen- und Schienenfahrzeugen
4. Induktionsöfen
5. induktionsherd

• Verwendung von schlechter leitendem Material
• Verwendung von geblechten Eisenkernen bei Wechselstrom
• Unterbrechen des Wirbelstromflusses durch Schlitzen von bewegten Metallteilen

• Sie bremsen ein Metallstück, das sich quer zu den Feldlinien bewegt.
• Sie erwärmen einen massiven Eisenkern in einem magnetischen Wechselfeld

Wird eine stromdurchflossene Spule ausgeschaltet, so bricht ihr Magnetfeld sehr schnell zusammen.

→ Die Spule induziert in sich selbst eine Spannung, die Selbstinduktion.

1. Zündspule für Benzinmotoren
2. Drosselspule in Vorschaltgeräten von Gasentladungslampen

Die Eigenschaft einer Spule, einer Stromänderung entgegenzuwirken.

Die Induktivität wird durch die Baugrösse der Spule bestimmt.

Infolge der Selbstinduktion können hohe Überspannungen auftreten, die zu einem Durchschlag führen.

1. Durch verringern der Stromstärke vor dem Abschalten durch einstellbare Widerstände.
2. Durch kurzschliessen der Spulenwicklung beim Ausschalten.
3. Durch parallel schalten eines Schutzwiderstandes, eines RC- Gliedes oder einer Diode zur Spule.

Die Lenzsche Regel sagt, dass der durch eine Induktionsspannung hervorgerufene Strom stets so gerichtet ist, dass er der Ursache der Induktion entgegenwirkt.

Der deutsche Ausdruck für Skin- Effekt ist Stromverdrängung.

Der Skin- Effekt, auch Stromverdrängung, ist ein Effekt in von höherfrequentem Wechselstrom durchflossenen elektrischen Leitern, durch den die Stromdichte im Innern eines Leiters niedriger ist als an seiner Oberfläche.

Bei Wechselstrom verändert sich mit der wechselnder Polarität des Stromflusses auch das Magnetfeld und erzeugt im Leitermaterial Wirbelströme, die dem Erzeugerstrom entgegengerichtet sind und diesen in der Mittelachse des Leiters abschwächen. 

Der Strom wird an den Rand des Leiters gedrängt.

Dieser Effekt ist umso grösser je höher die Frequenz ist. Bei hohen Frequenzen führt nur ein dünner Bereich an der Oberfläche den grössten Teil des Stromes.