Induktionsgesetz

Induktionsgesetz, auch Faradaysches Induktionsgesetz, ist ein zentrales Gesetz des Elektromagnetismus. Es beschreibt die Erzeugung einer elektromotorischen Kraft (EMK) in einem Leiter oder einer geschlossenen Schleife durch eine Änderung des magnetischen Flusses Φ_B durch die Schleife oder deren Umgebung. Der Fluss Φ_B wird definiert als Φ_B = ∫_S B · dA, wobei S eine von der Schleife begrenzte Oberfläche ist und B das magnetische Feld darstellt.

In der integralen Form lautet das Gesetz: ε = - dΦ_B/dt. Die Negative Vorzeichen entspricht dem Lenz’schen Gesetz, das die Richtung der induzierten EMK so bestimmt, dass sie der Veränderung des magnetischen Flusses entgegenwirkt. Die Gleichung gilt unabhängig davon, ob sich der Leiter bewegt oder das Feld zeitlich variiert, sofern der Fluss korrekt definiert ist.

Im Differentialform lässt sich das Gesetz als die Maxwell-Gleichung ausdrücken: ∇ × E = - ∂B/∂t. Diese Beziehung verknüpft das rotierende elektrische Feld E mit der zeitlichen Änderung des magnetischen Feldes B und bildet eine der Grundlagen der Elektrodynamik.

Historisch stammt das Gesetz von Michael Faraday, der 1831 Experimente zur elektromagnetischen Induktion durchführte; der Lenzsche Richtungssatz wurde 1834 formuliert. In der modernen Physik ist das Induktionsgesetz eine der Maxwell-Gleichungen.

Anwendungsbeispiele finden sich in elektrischen Generatoren, Transformatoren, Induktionsspulen und vielen anderen elektromagnetischen Geräten. Bei bewegten Schleifen kann zusätzlich eine motionale Emk auftreten, die durch Bewegung im Magnetfeld entsteht und durch das v × B-Term beschrieben wird.

Das Induktionsgesetz bildet die Grundlage vieler technischer Anwendungen und erklärt, wie Wechselspannungen und Ströme erzeugt werden.