Animation: Elektromagnetische Induktion 1

Die interaktive Animation stellt das Prinzip der elektromagnetischen Induktion dar. Es wird ein leitendes Material dargestellt, das innerhalb eines homogenen Magnetfelds bewegt werden kann. In Abhängigkeit von der Richtung und der Geschwindigkeit der Bewegung wird im Inneren des Materials eine unterschiedlich starke Spannung induziert.

Hinweis zur Benutzung

Nach dem Start der Anwendung können Sie die Animation im Vollbild-Modus anschauen. Klicken Sie dazu auf “Ansicht” und anschließend auf “Vollbild”:

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Beschreibung der Animation

Die Animation zeigt im linken oberen Fenster ein 3D-Modell mit einem Hufeisenmagneten. Im Inneren des Magnetfelds befindet sich ein zylinderförmiger Leiter. Die Elektronen werden durch blaue Kugeln dargestellt. Das Magnetfeld des Hufeisenmagneten kann bei Bedarf ein- und ausgeblendet werden.

Im rechten oberen Fenster werden die Objekte in einer Profilansicht dargestellt. In dieser Darstellung kann der Leiter mit der Maus verschoben werden.

Das Induktionsgesetz sagt voraus, dass sich die Elektronen in Bewegung setzen, wenn das Material im 90-Grad-Winkel zu den Feldlinien des Magnetfelds verschoben wird.

Das Induktionsgesetz lässt sich auch durch die folgende Formel ausdrücken, welche die Verhältnisse bei einem stromdurchflossenen Draht direkter beschreibt:

Die Formel teilt mit, dass die Höhe er Induktionspannung proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit des Materials ist.

Die Geschwindigkeitsabhängigkeit der Induktionsspannung lässt sich über die Kurvendarstellung des rechten unteren Fensters anschaulich zeigen.

In der Animation können auch die Feldlinien der Magnetfelder eingeblendet werden. Das Ampèresche Durchflutungsgesetz sagt voraus, dass sich um einen stromdurchflossenen Leiter ein kreisförmiges Magnetfeld herausbildet.

Hinweis: μ₀ ist die magnetische Feldkonstante. In der Profilansicht kann auch das resultierende Magnetfeld darstellt werden. Das resultierende Magnetfeld entsteht durch die Vereinigung des dynamischen Magnetfelds um den Leiter mit dem statischen Magnetfeld des Hufeisenmagneten.

Das Lorentz-Kraftgesetz beschreibt die Kraft, die auf den stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld wirkt.

Diese Kraft wirkt der Bewegungsrichtung des Materials entgegen. Somit wird für die Verschiebung des Materials nichts nur ein Weg zurückgelegt, sondern auch eine Kraft aufgewendet. Mit anderen Worten: Es wird mechanische Arbeit aufgewendet.

In der technischen Anwendung wird diese technische Arbeit beispielsweise durch eine Turbine verrichtet.

Hinweis: Die Animation berücksichtigt den Unterschied zwischen technischer und physikalischer Stromrichtung. Elektronen werden durch blaue Kügelchen angedeutet und zeigen die physikalische Stromrichtung an. Die Symbolik aus Punkt und Kreuz bezieht sich auf die technische Stromrichtung.

Überblick and Download

TitelElektromagnetische Induktion 1
ZielgruppeLehrer/innen und Vortragende
PlattformenMicrosoft® Windows®
Apple® Macintosh®
FeaturesVollbildmodus
verlustfreie Vergrößerung
Großbildschirme und Leinwände unterstützt
LizenzFreeware
DownloadMicrosoft® Windows® (virengeprüft)
Apple® Macintosh® (virengeprüft)


Hinweis: Beim Chrome-Browser ist es erforderlich, mit der rechten Mautaste auf den Link zu klicken und anschließend “Link speichern unter” auszuwählen.

Mitwirkende

C. Hein, S. Rikowski

Quellen

  • Autorenwerkzeug: Adobe Animate
  • 3D-Engine für 3D-Modell: Papervision3D 2.0
  • 3D-Rotationen: Algorithmus übernommen von Federico Calvo: http://blog.federicocalvo.com/2009/03/papervision-3d-sphere-globla-axis.html
  • Gekrümmte Feldlinien: Klasse Bezier3D von Aleksandar Mancic
  • Autorenwerkzeug (Steuerungselemente mitgeliefert): Adobe Animate

Versionshistorie

DatumÄnderung
2014-06-01Erste Version
2024-02-09Neue Playeranwendung und kleinere Korrekturen

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3 Kommentare zu “Animation: Elektromagnetische Induktion 1

  1. Entschuldigung, ich würde total gerne die “Animation: Elektrische Induktion 1” im Unterricht verwenden, da ich sie wirklich super finde, aber ich verstehe nicht, wie ich sie herunterladen bzw. öffnen (was mir viel lieber wäre …) kann.

    Können Sie mir vielleicht helfen ? Vielen herzlichen Dank!

    • Guten Abend, unten auf dieser Seite gibt es einen Download-Link in der Tabelle. Ich hoffe, dass der Download nicht durch eine Firewall geblockt wird. Bitte lassen Sie es mich wissen, falls es nicht funktioniert. Dann muss eine andere Lösung her.

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