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Magnetische Induktion

Vorzeichen der induzierten Spannung

Bisher haben wir nur den Betrag der Induktionsspannung betrachtet! Wir wollen uns nun Gedanken über die Richtung des induzierten Feldes bzw. das Vorzeichen der induzierten Spannung machen. Dazu betrachten wir das vorangegangene Experiment, das die Lorentz-Kraft als Ursache der Induktionsspannung festgestellt hat.

Die Bewegung des Stabes nach rechts bewirkte eine Wanderung der Elektronen in seinem Inneren nach vorne zum Betrachter hin. Durch diese Bewegung entlang des Stabes kommt es aber wiederum zu einer Lorentz-Kraft auf die Elektronen. Die Richtung dieser „neuen“ Lorentz-Kraft ergibt sich wieder durch die Rechte-Hand-Regel – sie zeigt nach links, also entgegengesetzt zur Bewegung des Stabes.

Abb.1

Die Lorentz-Kraft ist der Bewegung des Stabes entgegen gerichtet. (Links befindet sich der Stab im Startzustand, rechts im Endzustand. )

Es wirkt also eine Lorentz-Kraft, die der ursprünglichen Bewegungsrichtung entgegengesetzt ist. Diese Kraft muss aufgewendet werden, um den Stab überhaupt mit der Geschwindigkeit v bewegen zu können. Dies ist auch im Sinne der Energieerhaltung: eine Ladungstrennung kostet Energie, diese wird dem System in Form von mechanischer Energie zugeführt, indem der Stab gegen den Widerstand der Lorentz-Kraft bewegt werden muss.

Diese Beobachtung wird als Lenz'sche Regel bezeichnet:

Lenz'sche Regel
Die induzierte Spannung bzw. die induzierte elektrische Feldstärke sind bei elektromagnetischen Induktionsvorgängen so gerichtet, dass sie ihrer Ursache entgegenwirken.
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