Warum Vorzeichenwechsel bei Induktion?
Warum ist beispielsweise beim Eintritt in ein Magnetfeld die Leiterschleife positiv und beim Austritt negativ bezüglich der induzierten Spannung/Strom?
3 Antworten
Das ist die sogenannte Lentz'sche Regel: Der Induktionsstrom ist stets so gerichtet, dass er seiner Ursache entgegenwirkt.
Wenn ein ansteigendes Magnetfeld also der Ursprung für den Induktionsstrom ist, so wirkt der Strom genau so, dass es ein eigenes Magnetfeld erzeugt, welches das ansteigende externe Magnetfeld kompensiert (einlaufender Magnet). Wenn andererseits das Magnetfeld schwächer wird, so dreht der Strom seine Richtung um, sodass das induzierte Magnetfeld das äußere Feld verstärkt, um die Änderung (das Abschwächen) entgegen zu wirken (auslaufender Magnet).
Warum das genau so funktioniert, also auf einer grundlegenden, fundamentalen Ebene, kann ich dir leider nicht sagen. Der mathematische Ursprung kommt aus den Maxwell'schen Gleichungen, welche allerdings rein empirisch (also auf Basis von Beobachtungen und Experimenten) formuliert wurden. Das ist also bereits ein sehr grundlegendes Prinzip.
Genau, und diese Tatsache ist ja genau die Lentz’sche Regel, da ein elektrisches Wirbelfeld in Leitern zu einem Strom führt, welcher, aufgrund des Vorzeichens, den magnetischen Fluss konstant versucht zu halten.
Ganz einfach: Weil der Strom gegenläufig ist. Der induzierte Strom ist seiner Ursache stets entgegengerichtet. Wenn durch Eintritt in das Magnetfeld induziert wird, dann ist er deshalb negativ, wenn er durch rausziehen induziert wird, positiv.
Was soll wie und wo positiv/negativ sein? Du hast hier keine Zeichnung, wo man irgendwelche Richtungen entnehmen kann, anhand der das Vorzeichen einer Spannung bestimmt werden könnte. Die Frage ist, so wie sie oben gestellt ist, völlig sinnbefreit: Spannungen und Ströme, haben eine Zählrichtung, diese muss zwingend angegeben werden, Lässt man diese weg, so kann über das Vorzeichen NICHTS ausgesagt werden.
In den Maxwellgleichungen geht das Minuszeichen bei elektrischen Wirbelfelder auch ein, daher ist die Rotation des elektrischen Felds gleich der negativen zeitlichen Änderung des Magnetfelds