Wird eine Erhöhung des induktiven Stroms durch eine Erhöhung des Magnetfelds verursacht?

Ich studiere Induktiver Strom in der High School. Ich lernte das Faradaysche Gesetz und dass die erzeugte Spannung gleich dem zeitlichen Delta des Magnetfeldflusses ist. Also war ich neugierig auf dieses Thema und führte ein Experiment durch. Ich fand eine Induktivität (eine einfache Spule) und verband sie mit einem Multimeter, das auf die aktuellen Messwerte (in mA) eingestellt war.

Dann kaufte ich einige Neodyn-Magnete und maß (10 Messwerte / Test), wie hoch der maximale Strom ist, der induziert wird, wenn ich einen Magneten in die Spule fallen lasse. Dann messe ich den Messwert mit 2 Magneten, dann 3 und so weiter.

Dabei bin ich auf diese Grafik gekommen:

Graph

Auf der x-Achse ist die Anzahl der gestapelten Magnete und auf der y-Achse der erzeugte Strom in mA aufgetragen. Anscheinend erhöht also eine Zunahme der Magnete den erzeugten Strom, allerdings bis zu einer Grenze. Nach 12-13 Magneten verringerte sich der Strom und fixierte sich unabhängig von der Anzahl der Magnete auf einen Wert von etwa 2 mA.

Meine Intuition war also folgende: Wenn ich die Anzahl der Magnete erhöhe, erhöht sich auch das gesamte Magnetfeld, sodass mehr Strom erzeugt wird. Bei der Suche im Internet stellte ich fest, dass das Stapeln zu vieler Magnete das Magnetfeld nach einiger Zeit tatsächlich verringert, aufgrund von Materialfehlern und Abmessungen und Form der Magnete, daher denke ich, dass meine Daten dazu passen (aber wenn Sie mehr Materialien haben und Quellen über diese Abnahme der Magnetkraft werden mich glücklich machen).

Das Problem ist, dass ich, wenn ich anfangs dachte "Ok, Magnetfeld nimmt zu, Strom nimmt zu", eher skeptisch war. Wenn ich mir die Formel anschaue, verstehe ich mathematisch nicht, warum eine Erhöhung der Magnetstärke zu einer intensiveren Spannung / einem intensiveren Strom führen sollte. Es ist die Variation des Flusses im Laufe der Zeit, die Strom erzeugt, daher kann ich das nicht verstehen. Kann mir bitte jemand mathematisch erklären, warum die Erhöhung der Stärke des Magnetfelds zu einer Erhöhung des induzierten Stroms führt?

Vielen Dank!

Antworten (1)

Die erzeugte Spannung ist gleich dem zeitlichen Delta des Magnetfeldflusses

Das Faradaysche Gesetz besagt, dass die induzierte EMF (nicht die Spannung) proportional zur Änderungsrate des magnetischen Flusses ist. Die Spannung hängt von anderen Dingen ab, z. B. davon, ob der Stromkreis offen oder geschlossen ist, und im letzteren Fall vom effektiven Widerstand der Induktivität.

Wenn der Stromkreis offen ist, hat die Spannung den gleichen Wert wie die EMF, also ist Ihre Aussage dann richtig. Aber wenn es geschlossen ist, induziert die EMF Strom durch die Induktivität und wenn diese einen großen effektiven Widerstand hat R , die Größe der Spannung darauf wird niedriger sein als die Größe der EMF um | R ICH | .

Wenn Sie eine Schaltung mit nur wenigen Spulen und ohne Kern im Inneren haben, kann die Selbstinduktion vernachlässigt werden und die induzierte EMF hängt nur von der Änderungsrate des externen Magnetfelds (aufgrund von Magneten) ab. Der Strom, den Sie zu messen versuchen, hängt von dieser induzierten EMF ab E und ohmscher Widerstand des Gesamtkreises:

ICH = E R .

Eine Erhöhung der Anzahl von pillenförmigen Magneten in der Säule erhöht die Stärke des Magnetfelds um die Endpunkte herum, aber wenn die Höhe der Säule größer als ihr Durchmesser wird, wird dieser Effekt immer kleiner. Dies liegt daran, dass die hinzugefügten Magnete zu weit vom Endpunkt entfernt sind. An der Grenze einer sehr langen Säule ändert das Hinzufügen neuer Magnete nichts an der Stärke des Magnetfelds nahe ihrem Ende. Aus diesem Grund nimmt die Änderungsrate des Magnetfelds nicht stark zu und die induzierte EMF nimmt nicht sehr stark zu.

Danke für die Antwort, aber mathematische Formeln werden nicht richtig angezeigt.
Die Formeln werden für mich in Firefox korrekt angezeigt, versuchen Sie es mit einem erneuten Laden oder einem anderen Browser.
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