Das Faradaysche Gesetz und das Lenzsche Gesetz

Michael Faraday war ein in Großbritannien geborener Physiker und Chemiker. Im Jahr 1831 entdeckte er nach mehreren Experimenten die elektromagnetische Induktion. Damals wurde festgestellt, dass ein elektrisches Feld aus einem variablen Magnetfeld erzeugt werden kann. Dieses Ereignis war der Auslöser für das Faraday'sche Gesetz und das Lenz'sche Gesetz.

Das Faraday'sche Gesetz - oder auch Faradaysches Gesetz der Elektrolyse - bezeichnet die Menge an Masse, die proportional zu einer gewissen Elektrizität ist.

Das Faraday'sche Gesetz besagt, dass die induzierte Spannung an einer Spule direkt proportional zu der Geschwindigkeit ist, mit der sich der magnetische Fluss pro Zeiteinheit auf einer Fläche neben dem Stromkreis ändert. In dem Moment, in dem der Strom eingeleitet wird, zeigt das Magnetfeld der Spule einen Widerstand gegen die Änderung des Flusses. Das negative Vorzeichen des Faradayschen Gesetzes zeigt die Richtung des induzierten Stroms an, auch bekannt als Lenzsches Gesetz.

Neben dem Faraday'schen Gesetz gibt es das Lenz'sche Gesetz, das im Gegensatz zum Faraday'schen Gesetz die Richtung angibt, in die der Strom fließt, und die Richtung festlegt, in der er einen Änderungswiderstand erzeugt. Das heißt, dass durch den induzierten Strom erzeugte Magnetfeld fließt in die entgegengesetzte Richtung zu dem Feld, das im ursprünglichen Feld vorhanden war.

Wie werden das Faradaysche und Lenzsche Gesetz berechnet?

Wie wir oben gesehen haben, basiert das Faraday'sche Gesetz auf der Spannung, die folgendermaßen dargestellt wird:FEM (Ɛ).

FEM (Ɛ) = N · (∆ϕ/∆t)

FEM (Ɛ) = Spannung der Spule

N = Anzahl der Windungen der Spule

dΦ = Änderung des magnetischen Flusses

dt = Zeitablauf (∆t à 0)

Um das Lenz'sche Gesetz zu erhalten, müssen wir nur das Vorzeichen der Berechnung in ein negatives ändern, da sich das Lenz'sche Gesetz aufgrund seiner Definition auf den Widerstand gegen die Veränderung des Flusses bezieht. Die Formel für den Wert dieses Widerstands lautet also:

VƐ = - N · (∆ϕ/∆t)

Anwendungsgebiete im Alltag

Das Faraday'sche Gesetz und das Lenz'sche Gesetz haben viele Anwendungen unter anderem alle, die mit Elektrotechnik zu tun haben. Wir können diese Gesetze aber auch im Alltag auf verschiedene Weise anwenden, zum Beispiel in:

• Stromerzeugern

• Elektromotoren

• Magnetischen Bremsen

• Induktionsherden