Lenzsche Regel & Selbstinduktion

Die Lenzsche Regel besagt, dass ein Induktionsstrom immer so gerichtet ist, dass er seiner Ursache entgegen wirkt.


Selbstinduktion

Eine Spule induziert beispielsweise selbst eine Spannung. Diesen Vorgang nennt man Selbstinduktion:

  • Jede Spule, durch die ein Strom fließt, baut ein Magnetfeld auf.
  • Ändert sich der Strom, der durch die Spule fließt, so ändert sich auch das Magnetfeld, welches die Spule aufbaut.
  • Eine Änderung des Magnetfelds ruft in der Spule eine induzierte Spannung hervor.
  • Laut der Lenzschen Regel ist die Spannung, die in der Spule induziert wird, also so gerichtet, dass er seiner Ursache entgegen wirkt.

Lenzsche Regel

Der Induktionsstrom wirkt immer seiner Ursache entgegen.

Das heißt, wenn eine Spannung induziert wird, versucht die Induktionsspannung den ursprünglichen Zustand beizubehalten.


Beispiele

Hemmstrom

Der Schalter wird geschlossen, die Glühbirne leuchtet aber nicht sofort auf.

Grund ist die Spule in dem Stromkreis.

  • Am Anfang fließt kein Strom.
  • Schließt man den Schalter, so fließt ein elektrischer Strom. Es baut sich ein Magnetfeld auf.
  • Die Änderung des Magnetfelds führt zur Selbstinduktion.
  • Laut der Lenzschen Regel, ist der elektrische Strom der Selbstinduktion so gerichtet, dass er seiner Ursache entgegen wirkt.
  • Der Induktionsstrom versucht den ursprünglichen Zustand beizubehalten.
  • Der Induktionsstrom hemmt also den elektrischen Strom der fließen soll, deshalb heißt er Hemmstrom.
  • Anschließend wird der Induktionsstrom schwächer und die Lampe leuchtet normal.

Gesamtstrom beim Anschalten der Schaltung

Das Diagramm zeigt den Verlauf des elektrischen Stroms in der Schaltung.

Zu sehen ist der Verlauf des Stroms nach schließen des Schalters. Der Strom steigt parabelförmig an, und nähert sich nach einer gewissen Zeit dem Maximum an.

Wie kommt es zu diesem Verlauf?

  1. Das Magnetfeld ändert sich am Anfang stark.

    • hoher Induktionsstrom wirkt dem Strom der Spannungsquelle entgegen

    • Induktionsstrom hebt den Strom der Spannungsquelle auf

    • fast kein Stromfluss

  2. Die Magnetfeldänderung wird mit zunehmender Zeit immer geringer.

    • Induktionsstrom wird geringer

    • weniger Induktionsstrom wirkt dem Strom der Spannungsquelle entgegen

    • Gesamtstrom in der Spule nimmt zu

  3. Das Magnetfeld ändert sich nicht mehr.

    • kein Induktionsstrom

    • Gesamtstrom entspricht dem Strom der Spannungsquelle

    • Lampe leuchtet normal

Abschalten der Schaltung

Der Schalter wird geschlossen, die Glühbirne leuchtet noch kurz nach. Grund ist wieder die Spule im Stromkreis.

  • Am Anfang fließt der maximale Strom und die Spule baut permanent ein Magnetfeld auf.
  • Öffnet man den Schalter, so fließt kein Strom mehr und das Magnetfeld bricht zusammen.
  • Eine Änderung des Magnetfelds bewirkt einen Induktionsstrom.
  • Laut der Lenzschen Regel ist dieser so gerichtet, dass er seiner Ursache entgegenwirkt.
  • Die Spule induziert also noch weiter Strom, womit die Glühbirne noch etwas leuchtet.
  • Anschließend wird der Induktionsstrom schwächer und die Lampe geht aus.

Gesamtstromverlauf beim Abschalten des Stroms

Das Diagramm zeigt den Stromverlauf nach Abschalten der Spannung:

Zu sehen ist der Verlauf des Stroms. Nach öffnen des Schalters fällt der Strom parabelförmig ab, und nähert sich nach einer gewissen Zeit der Null an.

Wie kommt es zu diesem Verlauf?

  1. Magnetfeld ändert sich am Anfang stark, da es komplett zusammen bricht.

    • hoher Induktionsstrom

    • Schalter wurde geöffnet, deshalb kein Strom der Spannungsquelle

    • Der Induktionsstrom entspricht dem Gesamtstrom in der Schaltung

  2. Die Magnetfeldänderung wird immer geringer.

    • Induktionsstrom wird geringer
  3. Magnetfeld ändert sich nicht mehr.

    • kein Induktionsstrom

    • Lampe geht aus

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