Aus Bewegung wird Strom

Bei einer Windkraftanlage wird aus der Drehbewegung des Rotors elektrischer Strom erzeugt. Aber auch bei Wasser- undDampfkraftanlagen wird elektrische Energie aus der Rotationsenergie der Turbine gewonnen.

Bewegt sich ein Magnet relativ zu einem Stromleiter, so entsteht in dem Leiter eine elektrische Spannung. Sie heißt Induktionsspannung.

Zu einer Induktionsspannung kommt es z. B.,

• wenn man einen Magneten in eine Spule hinein- oder aus ihr herausbewegt.
• wenn man einen Magneten vor einer Spule rotieren lässt.
• wenn man eine Spule vor einem feststehenden Magneten rotieren lässt.

Der Grund für die Induktionsspannung besteht in der Änderung des Magnetfeldes relativ zu einem Leiter.

Eine Induktionsspannung entsteht nicht nur durch Bewegung. Auch bei Wechselstrom ändert sich das Magnetfeld ständig und kann somit in einem Leiter Spannung erzeugen.

Größe und Richtung der induzierten Spannung ändern sich im Takt des Wechselstroms. Die in einem anderen Leiter induzierte Spannung wird z. B. beim Prinzip des Transformators genutzt. Selbstinduktion bedeutet, dass durch das sich ändernde Magnetfeld auch im eigenen Leiterkreis eine Induktionsspannungentsteht. Diese wirkt der ursprünglichen Spannung entgegen.

Bei einem Herd mit Induktionskochstellen befindet sich unter einem Glaskeramikkochfeld ein spiralig aufgerollter Kupferdraht. An diese Spule wird eine Hochfrequenzspannung von 25 000 Hz angeschlossen. Im Eisenboden des Kochtopfes werden dadurch Wirbelströme erzeugt. Diese erwärmen den Kochtopf. Die Hochfrequenz ist nötig, weil damit die Energieübertragung größer wird. Eine schnellere Änderung des magnetischen Feldes bewirkt eine größere Induktionsspannung.

Der Vorteil einer Induktionsheizung liegt darin, dass keine Kochplatte erwärmt werden muss, was automatisch zu Wärmeverlusten führt.

Die Akkumulatoren elektrischer Zahnbürsten werden durch Induktion aufgeladen. Auch hier findet die Energieübertragung über das magnetische Feld statt.

Die Nahfeldkommunikation (Near Field Communication, Abkürzung NFC) ermöglicht die Datenübertragung zwischen zwei elektronischen Geräten über eine Entfernung von wenigen Zentimetern. Dies geschieht mit Hilfe der elektromagnetischen Induktion in sehr kleinen Spulen. Diese sind auf einem flachen Kunststoffträger (Chip) aufgebracht. Solche Chips werden heute in Handys, Bankomat- und Kreditkarten verwendet. Zutrittskarten für Schilifte und Parkhäuser arbeiten auch mit NFC-Technik.

Induktionsschleifen können z. B. erkennen, ob ein Auto darüber fährt. Sie bestehen aus Leitungen, die in die Fahrbahn eingebaut sind. Durch die Leitungen fließt Wechselstrom, der von einem Fahrzeugdarüber beeinflusst wird. Diese Änderung wird erkanntund kann in der Folge Aktionen auslösen. Man kann mit Hilfe von Induktionsschleifen Ampeln steuern oder Garagentore und Schranken öffnen.