Zusammenfassung
Für einen ruhenden Beobachter erzeugen ruhende elektrische Ladungen nur ein elektrisches Feld, bewegte elektrische Ladungen aber zusätzlich noch ein Magnetfeld. Dieser Zusammenhang von magnetischem und elektrischem Feld ergab sich aus dem Rowland’schen Versuch. Eine noch engere Verknüpfung beider Felder ergibt sich aus den Induktionserscheinungen. Dies Kapitel bringt die im materiefreien Raum (also praktisch in Zimmerluft) gefundenen experimentellen Tatsachen, die Kap. 6 und 7 bringen ihre Auswertung.
Gegeben ist ein inhomogenes Magnetfeld beliebiger Herkunft, z. B. das der gedrungenen, stromdurchflossenen Feldspule Sp in Abb. 5.1. In diesem Magnetfeld befindet sich eine Drahtspule J, fortan Induktionsspule genannt. Ihre Enden führen zu einem Voltmeter mit kurzer Einstelldauer. Mit diesen Hilfsmitteln machen wir eine Reihe von Versuchen, die wir in drei Gruppen sortieren:
1. Wir lassen die Lage der Induktionsspule im Magnetfeld ungeändert und ändern das Magnetfeld mithilfe des Feldspulenstromes (Regelwiderstand R und Schalter).
2. Wir ändern die Lage der Induktionsspule und der Feldspule relativ zueinander durch Verschiebungen oder Drehbewegungen.
3. Wir nehmen statt der gezeichneten Induktionsspule eine ringförmige aus isoliertem weichem Draht. Wir verformen diese ringförmige Induktionsspule im Magnetfeld, d. h., wir ändern ihre Querschnittsfläche und bewegen so einzelne Teile ihrer Windungen gegeneinander.
Notes
- 1.
Das hier erwähnte Relativitätsprinzip lässt sich durch die folgenden zwei äquivalenten Feststellungen ausdrücken: 1. „Es ist unmöglich, durch ein Experiment festzustellen, ob man sich in Ruhe oder in gleichförmiger Bewegung befindet.“ 2. „Wenn zwei Experimente unter gleichen Umständen in zwei Bezugssystemen ausgeführt werden, die sich gegeneinander mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, so führen beide Experimente zu gleichen Schlussfolgerungen.“ Um das Relativitätsprinzip anhand der in Abb. 5.1 gezeigten Anordnung für ein Experiment der Gruppe 2 klar zu machen, wird das eine Bezugssystem, S, so gewählt, dass die Feldspule Sp in ihm ruht. In ihm bewegt sich die Induktionsspule J mit der Geschwindigkeit u z. B. nach rechts. Um den induzierten Spannungsstoß zu messen, befindet sich das Galvanometer in S (Abb. 5.4). Im anderen System, \(\textit{S}^{\prime}\), ruht die Induktionsspule J und die Feldspule bewegt sich mit der entgegengesetzt gleichen Geschwindigkeit nach links, wobei mit einem Galvanometer gemessen wird, das in S\({}^{\prime}\) ruht. In beiden Bezugssystemen messen die Beobachter den Spannungsstoß, wenn die Spulen weit voneinander getrennt werden. Ihre Beschreibungen sind unterschiedlich: Der Beobachter in S sagt, dass sich die Induktionsspule durch das Magnetfeld bewegt. Der andere in \(S^{\prime}\) sagt, dass sich das Magnetfeld in der ruhenden Induktionsspule ändert. Das Relativitätsprinzip postuliert nun, in Übereinstimmung mit dem Experiment, dass trotz dieser unterschiedlichen Beschreibung beide identische Spannungsstöße messen.
- 2.
Wegen des negativen Vorzeichens vergleiche man den Kleindruck am Ende von Abschn. 5.3.
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Lüders, K., Pohl, R.O. (2018). Induktionserscheinungen. In: Lüders, K., Pohl, R. (eds) Pohls Einführung in die Physik. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-54855-4_5
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