Die interaktive Animation veranschaulicht das Prinzip der elektromagnetischen Induktion diesmal am Beispiel einer Drehbewegung.
Das 3D-Modell kann interaktiv rotiert werden. Sie können die Rechtecke in der Animation durch einen Mausklick vergrößern und verkleinern. Im folgenden Screenshot wird nur das 3D-Modell gezeigt.
Wie entsteht die Induktionsspannung?
Dreht sich eine Leiterschleife in einem Magnetfeld, ändert sich der magnetische Fluss durch die von der Schleife umschlossene Fläche. Nach dem Faradayschen Induktionsgesetz entsteht dadurch eine Induktionsspannung. Bei gleichmäßiger Drehung ändern sich Betrag und Richtung der Spannung periodisch – es entsteht eine Wechselspannung.
Ist der Stromkreis geschlossen, fließt ein Induktionsstrom. Dieses Prinzip bildet die Grundlage eines einfachen Wechselstromgenerators. In der Animation können die Drehbewegung der Leiterschleife, das Magnetfeld sowie die technische und die physikalische Stromrichtung untersucht werden.
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“:
Um den Vollbild-Modus zu beenden, drücken Sie die Esc-Taste.
Beschreibung der Animation
Die Animation zeigt eine Leiterschleife, die innerhalb des Magnetfeldes eines Hufeisenmagneten rotiert. Durch die Rotation wird in der Leiterschleife eine elektrische Spannung induziert. Ist der Stromkreis geschlossen, fließt ein elektrischer Strom. In der 3D-Ansicht wird ein Elektronenfluss durch blaue Kugeln dargestellt, die sich durch das leitende Material bewegen.
Wenn Sie einen Doppelklick auf das 3D-Model ausführen, wird die 2D-Ansicht angezeigt. In der 2D-Ansicht (Normalprojektion) können das Magnetfeld und die technischen Stromrichtungen eingeblendet werden. In der 2D-Ansicht wird deutlich, dass nur die Bewegung quer zu den Feldlinien die Induktion bewirkt. Anhand von Vektoren wird dies in der 2D-Ansicht verdeutlicht.
Die Drehzahl der Rotation kann über einen virtuellen Regler stufenlos eingestellt werden. Die Bewegung der Elektronen passt sich entsprechend an.
Hinweis: Die Animation berücksichtigt den Unterschied zwischen technischer und physikalischer Stromrichtung. Elektronen, angedeutet durch blaue Kügelchen zeigen die physikalische Stromrichtung an.
Überblick und Download
| Titel | Elektrische Induktion 2 |
| Zielgruppe | Lehrer/innen und Vortragende |
| Plattformen | Microsoft® Windows® Apple® Macintosh® |
| Features | Vollbildmodus verlustfreie Vergrößerung Großbildschirme und Leinwände unterstützt |
| Lizenz | Freeware (für nicht-kommerzielle Nutzung) |
| Download | Microsoft® Windows® (virengeprüft) Apple® Macintosh® (virengeprüft) |
Mitwirkende
C. Hein, S. Rikowski
Quellangaben
- Autorenwerkzeug: Adobe Animate
- 3D-Engine für 3D-Modell: Papervision3D 2.0
- Idee und erstes Konzept: Tamara Riehle
- 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
