Der Geek-Atlas (German Edition)

diese einen
     Strom in der zweiten Spule erzeugte. Der Versuchsaufbau ist in der Royal Institution zu sehen, zusammen mit dem ersten Exemplar
     eines Transformators. Bei dem Experiment handelt es sich um elektromagnetische Induktion –ein sich ändernder Strom in einer
     Spule erzeugt ein Magnetfeld, und das sich ändernde Magnetfeld erzeugt einen sich ändernden Strom in der anderen Spule.
    Farraday zeigte auch, dass wenn man eine Drahtspule über einen Permanentmagneten hält, ein Strom im Draht erzeugt wird – man
     sagt, Strom wird im Draht induziert . Weil eine Drahtspule ein Magnetfeld erzeugt, wenn Elektrizität durchfließt, kann so auch Bewegung erzeugt werden: die Spule
     wird durch den Permanentmagneten angezogen oder abgestoßen. Dank dieser Experimente konnte Faraday Dynamos und Motoren entwickeln.
    Ihm verdanken wir auch das Induktionsgesetz ( Gleichung 75.1 ). Es besagt, dass die elektromotorische Kraft E, die durch ein sich änderndes Magnetfeld in einen Kreislauf induziert wird,
     der Menge entspricht, um die sich der Fluss des Magnetfelds, Ö, ändert.
    Gleichung 75.1. Induktionsgesetz
    Die elektromotorische Kraft steht für die Menge an Energie, die ein Gerät (etwa eine Batterie) den durchlaufenden Elektronen
     hinzufügt, genauer gesagt die Energie je durchfließender Ladungseinheit gemessen in Volt (tatsächlich war Volta – siehe Kapitel 26 – der erste, der von einer elektromotorischen Kraft sprach). Wenn man über eine Batterie oder einen Generator spricht, wird
     die betreffende elektromotorische Kraft üblicherweise als elektrische Spannung angegeben.
    Der Fluss eines Magnetfelds ist die Menge an Magnetismus in einem Magnetfeld über eine bestimmte Fläche. Induziert ein Magnetfeld
     Strom in einen Draht, basiert der Fluss auf der Stärke des Magnetfelds in dem Bereich des Drahtes, durch den das Magnetfeld
     fließt. Der Fluss des Magnetfelds über eine Fläche entspricht der Stärke des Feldes mal der Fläche.
    Erhöht man also die Stärke des Magnetfeldes oder die Menge an Draht, durch die das Magnetfeld fließt, dann erhöht sich auch
     die induzierte elektromotorische Kraft. (Aus diesem Grund werden üblicherweise Drahtspulen verwendet.)
    Faradays Induktionsgesetz erklärt außerdem, wie Transformatoren konstruiert werden. Ein einfacher Transformator ist nämlich
     genau das, was Faraday ursprünglich gebaut hat: zwei Drahtspulen (mit einem bestimmten Durchmesser), die um einen Eisenring
     gewickelt sind. Fließt ein sich ändernder elektrischer Strom durch einen Draht, wird ein sich ändernder elektrischer Strom
     unterschiedlicher Stärke in der anderen Spule erzeugt (siehe Abbildung 75.1 ). Das Verhältnis dieser beiden Spannungen wird durch Faradays Gesetz beschrieben.
    Abbildung 75.1 Ein Transformator
    Die Drahtspulen eines Transformators werden als Primärwicklung (wo die zu transformierende Spannung angelegt wird) und als
     Sekundärwicklung (wo die transformierte Spannung anliegt) bezeichnet. Wird die Spannung V P an die Primärwicklung angelegt, wird ein Magnetfeld mit einem Fluss erzeugt, der Faradays Gesetz folgt. Da der Draht mehrfach
     um das Eisen gewickelt ist, entspricht die Fläche der Anzahl von Wicklungen N P . Der resultierende Magnetfluss hängt also auch von der Zahl der Wicklungen ab ( Gleichung 75.2 ).
    Gleichung 75.2. Faradays Gesetz, angewandt auf die Primärwicklung
    Das induzierte Magnetfeld läuft durch das zweite Gewinde und induziert eine Spannung V S , die ebenfalls proportional zur Anzahl der Windungen N S ( Gleichung 75.3 ) der zweiten Spule ist.
    Gleichung 75.3. Faradays Gesetz, angewandt auf die Sekundärwicklung
    Da der Magnetfluss in beiden Fällen gleich ist (einen idealen Transformator und keinerlei Flussverlust vorausgesetzt), kann
     er eliminiert werden, um zu zeigen, dass das Verhältnis der Spannung eines Transformators dem Verhältnis der Windungen beider
     Spulen entspricht (siehe Gleichung 75.4 ). Um einen einfachen Transformator zu bauen, der die europäischen 220V in die amerikanischen 110V umwandelt, ist für die
     beiden Spulen ein Verhältnis von 2:1 (Primär:Sekundär) erforderlich. Ein Akkulader für das Handy, der 110V in 5V umwandelt,
     benötigt einen Transformator mit einem Wicklungsverhältnis von 22:1.
    Gleichung 75.4. Spannungverhältnis in einem Transformator
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Kapitel 76. Das Science Museum, Swindon, England
    51° 30′ 44.1″ N, 1° 48′ 46″ W

    Der wenig bekannte Außenposten
    Selbst Liebhaber des