[rene]

Bei richtiger Interpretation des integralen Induktionsgesetzes ist jede Induktion ausnahmslos mit einer Änderung des magnetischen Flusses gekoppelt. Die Ursache der Induktion ist ihre Zeitabhängigkeit des Magnetfeldes. Die feldtheoretische Formulierung der Elektrodynamik ist so, dass es nicht darauf ankommt, ob die felderzeugenden Pole des Magneten ruhen oder sich bewegen, ausser bei einem inhomogenen Feld etwa wo eine Zeitabhängigkeit des Magnetfelds zustande kommt. In die Feldstärke E = v * B geht nur die Relativgeschwindigkeit v zu einem System ein, in dem ein wie auch immer erzeugtes Magnetfeld B gemessen wird.

Aus der Bewegung einer Leiterbrücke in einem homogenen Magnetfeld wird mittels der Lorentz-Kraft üblicherweise auf eine Induktionsspannung im Sinne einer Potenzialdifferenz geschlossen. Unter geeigneten Bedingungen (z.B. kein Stromfluss) entsteht diese tatsächlich als Endzustand, der sich je nach Bezugssystem unterschiedlich sehen lässt.

Die Relativitätstheorie macht eine klare Aussage über die Grösse des elektrischen Feldes E, das beobachtet wird, wenn sich ein Beobachter mit der Geschwindigkeit v relativ zu einem anderen System bewegt, in dem ein magnetisches Feld B' (zeitlich konstant oder zeitabhängig) und ein elektrisches Feld E' gemessen werden. E = E' + v * B' steht in Übereinstimmung mit der Lorentz-Kraft F = q v * B', die der Beobachter als Beitrag zur elektrischen Kraft sieht.


Wenn sich ein Elektron mit der Geschwindigkeit v in einem Magnetfeld, das ohne die Gegenwart des Elektrons homogen wäre und die Stärke H hätte, bewegt, steht v senkrecht auf H. Auf das Elektron wirkt die Kraft F=-e*(v*B) . Das hat eine Impulsänderung zur Folge, da F senkrecht auf v steht.

Beispiel: Eine Leiterschleife wird in ein Magnetfeld hineinbewegt. Das Magnetfeld ist zeitlich konstant. Trotzdem tritt eine Induktionsspannung auf. Das erkennt man leicht, wenn man den Vorgang in dem Bezugssystem betrachtet, in dem die Leiterschleife ruht.
Stattdessen kann man den Vorgang aber auch in dem Bezugssystem, in dem der Magnet ruht, mit Hilfe der Lorentzkraft erklären. Im Draht befinden sich bewegliche Ladungsträger. Sie bewegen sich mit der Geschwindigkeit v im Magnetfeld nach links. Daher wirkt die Lorentzkraft F_L=Q*(v*B) auf sie. Hierdurch werden die Ladungsträger solange verschoben, bis F_L durch F_e=Q*E kompensiert wird. Es entsteht also ein elektrisches Feld der Stärke E= v*B, welches in Richtung des Leiters liegt.

Fazit: Bewegt man eine geschlossene Leiterschleife in ein Magnetfeld hinein, so wird in der Leiterschleife ein Strom induziert. Auf den Draht, in dem jetzt ein elektrischer Strom fliesst, wirkt im Magnetfeld die Lorentzkraft. Sie ist so gerichtet, dass sie die Bewegung der Leiterschleife “zu hindern versucht*.


Grundsätzlich sind Kräfte keine Energien. Über den zurückgelegten Weg * Kraft lässt sich jedoch die umgesetzte Energie bestimmen.

Grüsse, rene