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Musterlösung d

Zwei Spulen
Qualitative Bestimmung der Induktionsspannung

Vorüberlegung

Auch hier ist es sinnvoll einige Vorüberlegungen zum Sachverhalt anzustellen.

Fällt die Spule S senkrecht aus der Spule Z, in der ein Magnetfeld wirkt, so gibt es im Verlauf des Falls eine Änderung des magnetisches Flusses $\Phi$. Daher kommt es überhaupt zu einer Induktionsspannung.

Diskussion der Induktionsspannung

Nützlich ist eine Gliederung des Falls der Spule S.

  1. Spule S ist noch gerade innerhalb von Spule Z: Das Magnetfeld (bzw. die magnetische Flussdichte) im Innern der Spule Z ist konstant. Der magnetische Fluss durch Spule S ist es folglich auch. Daher ist die Induktionsspannung Null.
  2. Spule S fällt aus der Spule Z heraus: Das Magnetfeld am Rand einer Spule nimmt ab (magnetische Feldlinien laufen ja am Rand einer Spule wirbelförmig auseinander!). Der magnetische Fluss $\Phi$ in Spule S nimmt demzufolge auch ab; $\dot \Phi<0$. Das Induktionsgesetz $U=-N_S\cdot \dot \Phi$ ergibt dann eine zunehmende Induktionsspannung in Spule S. Die Induktionsspannung bleibt während des gesamten Verlaufs positiv.
  3. Spule S in großer Entfernung von Spule Z: Das Magnetfeld wird zunehmend deutlich schwächer und konvergiert gegen Null. Der magnetische Fluss durch Spule S und auch die Induktionsspannung konvergieren gegen Null.

Hinweis:

Es genügt hier eine rein qualitative Diskussion (keine Rechnungen), wie auch in der Aufgabe verlangt.

Bemerkung:

Mathematisch wird ein zunehmender magnetischer Fluss durch $\dot \Phi>0$ und ein abnehmender magnetischer Fluss durch $\dot \Phi<0$ beschrieben.

Skizze: Verlauf der Induktionsspannung
Skizze der Induktionsspannung in Spule S
Skizze der Induktionsspannung in Spule S

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