Lösungsseite zur Seite "Fluss".

Zum Verständnis und zur Überprüfung kannst du auch den mit Wink erstellten Film unten auf der Seite ansehen.
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zu (1)

In jeder Sekunde nimmt die Zahl der Feldlinien um 12 zu.
Die Fläche der Spule ist 1 m², sie hat eine Windung und die Zeit für das komplette Eintauchen ist 10 s.
Am Ende des Eintauchvorgangs durchsetzen 120 Feldlinien die Spule. Jede Feldlinie steht für 1 mT.
Der gesamte magnetische Fluss ist dann B * A = 120 mT * 1 m² = 120 mWb.
In jeder Sekunde nimmt der Fluss also um 12 mWb zu.

(2)

Die Flussdichte ist gleich wie bei (1), denn die Feldlinien (die blauen Punkte) liegen gleich dicht.
Auch die Zeit für das komplette Eintauchen ist Feld ist gleich geblieben : 10 s.
Weil die Fläche aber nur halb so groß ist wie bei (1), durchsetzen am Ende des Vorgangs auch nur halb so viele Feldlinien die Spulenfläche.
Der gesamte Fluss nach 10s ist nun 120 mT * 0,5 m² also 60 mWb.
In jeder Sekunde nimmt der Fluss jetzt um 6 mWb zu.

Bei gleicher Eintauchgeschwindigkeit, gleicher Flussdichte aber halber Fläche ist die Änderungsrate des Flusses auch halb so groß.

(3)

Die Feldlinien liegen nun weniger dicht zusammen. Die magnetische Flussdichte hat sich halbiert.
Am Ende des Eintauchvorgangs durchsetzen nun 60 Feldlinien die 1 m² große Spule.
Der magnetische Fluss am Ende ist also 60 mT * 1,0 m² also 60 mWb, die Änderungsrate ist daher 6 mWb / s.
Das ist die Hälfte von (1), weil die Flussdichte kleiner ist (die Feldlinien liegen bei (3) weniger dicht) und die gleiche Änderungsrate wie bei (2).
Dort ist zwar die Fläche halb so groß, aber die Flussdichte doppelt so groß - das gleicht sich aus.

(4)

Wenn die Spule schneller ins Feld eintaucht, dann ändert sich auch die Zahl der Feldlinien in der Spule (also der magnetische Fluss) schneller.
Der Fluss nimmt wie bei (3) beim Eintauchvorgang um 60 mWb zu. Diese Änderung erfolgt aber nun innerhalb einer Sekunde. Also ist die Änderungsrate des Flusses 60 mWb / s - das ist das 10-fache von (3).

(5)

Du hast sicher erkannt, dass die Änderungsrate dann besonders groß wird, wenn

• die Feldlinien eng beieinander liegen, also die magnetische Flussdichte groß ist,
• die vom Magnetfeld durchsetzte Fläche groß ist und sich schnell ändert.

Wählt man "abnehmenden Fluss", so bleibt der Betrag der Änderungsrate zwar gleich, aber die Rate ist nun negativ, daher wird auch die Induktionsspannung negativ, d.h. ihre Polung kehrt sich um.

(6)

Diesmal bleibt die vom Magnetfeld durchsetzte Fläche mit 1,0 m² konstant, es kommen aber nun in jeder Sekunde 10 Feldlinien hinzu. Die Feldlinien rücken enger zusammen, es ändert sich also die magnetische Flussdichte.
Innerhalb von 12 s nimmt der Fluss von 0 auf 120 mWb zu. Die Änderungsrate ist daher 10 mWb / s.

(7)

Der Fluss wächst wieder von 0 auf 120 mWb an. Dies geschieht jetzt aber schneller - innerhalb von 1,2 s statt von 12 s. Daher ist die Änderungsrate nun 120 mWb / 1,2 s = 100 mWb / s.
Die Änderungsrate des Flusses und die induzierte Spannung sind hier10 mal so groß wie bei (6).

(8)

Durch eine halb so große Fläche gehen zum vergleichbaren Zeitpunkt auch nur halb so viele Feldlinien.
Hier wächst der Fluss von 0 auf 60 mWb an. Die Änderungsrate des Flusses ist also 60 mWb / 1,2 s = 50 mW / s.
Bei halber Fläche sind daher Änderungsrate und Induktionsspannung nur halb so groß wie bei (7).

(9)

Die Änderungsrate wird dann besonders groß, wenn

• die vom Feld durchsetzte Fläche groß ist
• die Magnetfeldlinien besonders eng liegen und sich dieses "Zusammenrücken" der Feldlinien sehr schnell vollzieht.

Ist die Fläche klein, die Feldlinien rücken langsam zusammen und liegen am Ende wenig eng beieinander ist die Änderungsrate des Flusses klein - damit auch die Induktionsspannung.

Nimmt die Zahl der Feldlinien in der Spule (der magnetische Fluss) im Laufe des Vorgangs ab, so sind die Änderungsrate und die Induktionsspannung negativ.