Die Methode zur Bestimmung der induzierten elektromotorischen Kraft, die durch eine Änderung des magnetischen Flusses in einem Schaltkreis verursacht wird, folgt in der Regel dem Faradayschen Induktionsgesetz. Das Faradaysche Induktionsgesetz beschreibt die induzierte elektromotorische Kraft (EMF) aufgrund von Änderungen des magnetischen Flusses wie folgt:
Die Bedeutung der Symbole ist wie folgt:
E steht für die induzierte elektromotorische Kraft (Volt, V).
N ist die Anzahl der Wicklungen der Spule.
ΔΦB ist die Änderung des magnetischen Flusses durch die Spule (Einheit: Weber, Wb).
Δt ist die Zeit (in Sekunden, s), die benötigt wird, um den magnetischen Fluss zu ändern.
Anwendungsschritte des Faradayschen Induktionsgesetzes
Bestimmen des magnetischen Flusses: Zuerst müssen Sie den magnetischen Fluss durch die Spule bestimmen. Der magnetische Fluss ΦB kann mit der folgenden Formel berechnet werden:
Hierbei ist B die magnetische Induktion (Einheit: Tesla, T), A die effektive Fläche, senkrecht zur Richtung des Magnetfeldes (Einheit: Quadratmeter, m²), und θ der Winkel zwischen der Richtung des Magnetfeldes und der Normalrichtung der Spulenfläche.
Berechnen der Änderung des magnetischen Flusses: Wenn sich der magnetische Fluss mit der Zeit ändert, müssen Sie die Änderung des magnetischen Flusses über einen bestimmten Zeitraum berechnen ΔΦB= ΦB, final−ΦB,initial
Bestimmen des Zeitintervalls: Bestimmen Sie das Zeitintervall Δt, das erforderlich ist, um den magnetischen Fluss zu ändern.
Anwendung des Faradayschen Gesetzes: Schließlich wird die Änderung des magnetischen Flusses durch das Zeitintervall geteilt und mit der Anzahl der Wicklungen der Spule multipliziert N, um die induzierte elektromotorische Kraft zu erhalten.
Richtungsbestimmung: Gemäß dem Lenzschen Gesetz versucht die Richtung der induzierten elektromotorischen Kraft immer, den Strom, der durch sie erzeugt wird, so zu lenken, dass er ein Magnetfeld erzeugt, das die Änderung des ursprünglichen Magnetfeldes behindert. Das bedeutet, dass die Richtung der induzierten elektromotorischen Kraft immer versucht, die Änderung des magnetischen Flusses, die sie verursacht, zu kompensieren.
