THOMSONscher Ringversuch
Schlagwörter: Thompson, Thompsonscher Ringversuch, Lenz, Lenzsche Regel, Selbstinduktion, Magnetfeld
Beim THOMPSONschen Ringversuch wird ein geschlossener Kupferring über den Eisenkern einer Spule gelegt. In dem Moment, in dem der Stromkreis geschlossen wird, wird der Ring wie ein Geschoss nach oben beschleunigt.
Der Versuch funktioniert auch mit einem geschlossenen Aluminium Ring.
Was passiert im Einschaltmoment?
Der geschlossene Ring erfüllt die Funktion einer Leiterschleife. Im Einschaltmoment ändert sich der Stromfluss. Der veränderte Strom erzeugt ein veränderliches Magnetfeld.
{\large\frac{\Delta \Phi }{\Delta t}\,\ne 0 }
Es fließt ein Induktionsstrom im Kupferring. Dieser Induktionsstrom ist wiederum von einem Magnetfeld umgeben. Das Magnetfeld der Spule und das Magnetfeld, das den Kupferring umgibt, stoßen sich gegenseitig ab. Der Ring wird nach oben beschleunigt.
Wie ist das Magnetfeld in der Induktionsspule ausgerichtet? – LENZsche Regel
Im THOMPSONschen Ringversuch haben wir gesehen, dass das Magnetfeld in der Induktionsspule (Kupferring) so gerichtet war, dass es sich mit dem Magnetfeld der Feldspule gegenseitig abgestoßen hat.
Was passiert, wenn wir einen frei schwingenden Kupferring in das Feld eines Stabmagneten schwingen lassen?
Im Kupferring wird eine Spannung induziert, die zu einem Induktionsstrom führt. Der Induktionsstrom ist von einem Magnetfeld umgeben.
Wie ist dieses Magnetfeld gerichtet?
- Wenn sich der Ring in Richtung Magnet bewegt, dann ist das Magnetfeld so gerichtet, dass sich die Magnetfelder von Ring und Magnet gegenseitig abstoßen.
- Wenn sich der Ring vom Magnet weg bewegt, dann ist das Magnetfeld so gerichtet, dass sich die Magnetfelder von Ring und Magnet gegenseitig anziehen.
- Folge: Die Schwingung des Rings wird abgebremst.
Was würden wir beobachten, wenn sich die Magnetfelder entgegengesetzt ausrichten würden?
Ring und Magnet würden sich bei der Annäherung gegenseitig anziehen und bei der Entfernung gegenseitig abstoßen. Der Ring würde immer stärker schwingen. Das wäre ein Perpetuum mobile. – unmöglich!
LENZsche Regel
Nach der Lenzschen Regel ist der Induktionsstrom stets so gerichtet, dass er der Ursache seiner Entstehung entgegenwirkt.
Die Lenzsche Regel ist damit ein Spezialfall des Energieerhaltungssatzes.