Wie erzeugt man Wechselspannung

Die wichtigste Anwendung des Induktionsgesetzes ist die Erzeugung von Wechselspannung.

Der größte Teil unserer elektrischen Energieversorgung erfolgt durch die Induktion von Spannung in einem Magnetfeld.

Hierzu rotieren, durch große Turbinen angetrieben, Spulen in einem Magnetfeld und erzeugen auf diese Weise Wechselspannung, die dann dem Verbraucher zur Verfügung gestellt wird.

In diesem Artikel wird es nun darum gehen, wie die Erzeugung von Wechselspannung prinzipiell funktioniert.

In den dann folgenden Artikel wird die Erzeugung von Wechselspannung dann etwas genauer, mathematischer beschrieben.

Eine Übersicht über die Themen dieser Kategorie findet man unter dem Link Wechselstrom.

Der magnetische Fluss in einer Leiterschleife

Um Spannungen in einer Leiterschleife zu induzieren, muss der Fluss der durch die Leiterschleife geführt wird, sich ändern.

Genau genommen, muss sich der Anteil des magnetischen Flusses, der senkrecht zur Leiterschleife verläuft, der also genau senkrecht auf die Leiterschleife trifft, geändert werden.

In der Praxis ändert man also nicht das Magnetfeld, sondern die Ausrichtung der Spule zum Magnetfeld. Und zwar, indem man die Spule rotieren lässt.

So ändert sich der Anteil des Magnetfeldes der senkrecht auf die Spule trifft. Liegt die Spule genau im Magnetfeld fließt der maximale Fluss durch die Spule. Wird die Spule so gedreht, dass alle Feldlinien an der Spule vorbei verlaufen, ist der magnetische Fluss gleich Null.

Dreht die Spule weiter, trifft der magnetische Fluss also quasi auf die „Rückseite“ der Spule, ist der Fluss negativ.

Durch die Rotation der Spule erreichen wir also einen sich dauernd ändernden magnetischen Fluss durch die Spule.

Induzierte Spannung

Nach dem Induktionsgesetz erhalten wir so eine sich laufend ändernde Spannung.

Im Video zu diesem Artikel betrachte ich die Winkel, die sich durch die Rotation der Spule ergeben.
Man erhält eine cos-Funktion für den magnetischen Fluss.
In einem Zeit-Diagramm betrachte ich anschließend die Änderung des Flusses. Anschaulich wird klar, dass sich daraus eine Sinusförmige induzierte Spannung ergibt.

Das Video zur Erzeugung von Wechselspannung

Im folgenden Video gehe ich die Schritte einmal durch.



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In den nächsten Artikeln werde ich die Erzeugung der elektrischen Spannung einmal etwas mathematischer betrachten. Dort werden wird sehen, dass die Größe der induzierten Spannung auch abhängig von der Winkelgeschwindigkeit ist, also davon, wie schnell die Spule rotiert.