Nach dem Induktionsgesetz entstehen in jedem Volumen, in dem sich der magnetische Fluss zeitlich ändert, induzierte Spannungen, die bei Vorhandensein von Ladungsträgern einen Stromfluss zur Folge haben.
Tritt eine Ladung q mit der Geschwindigkeit v senkrecht in ein Magnetfeld der Induktion B ein, so wird die Ladung senkrecht zu v und B aufgrund der Lorentzkraft abgelenkt. Durch die Wechselwirkung mit der Fliehkraft bewegt sich die Ladung auf einer Kreisbahn mit passendem Radius entsprechend Abb. 13.6.1 .
Wird eine leitende Metallplatte mit der Geschwindigkeit v in einem konstanten Magnetfeld B bewegt, so werden die freien Elektronen entsprechend der Lorentzkraft beschleunigt. Es können Kreisströme, sogenannte Wirbelströme, enststehen. Außerhalb des Feldes fließen die Elektronen (im Leiter) wieder zurück.
→Wirbelstrombremse: Die Energie der Strömung wird der Bewegungsenergie des Metallteils entnommen, so dass dieses proportional zu seiner Geschwindigkeit abgebremst wird.
Technische Anwendung sind:
Im Eisenkern eines Transformators ändert sich der magnetische Fluss mit der Wechselspannung stetig und nach dem Induktionsgesetz werden dann auch ebenfalls Wirbelströme im Eisenkern induziert, die das Material erwärmen.
→ Ziel: Wirbelstromverluste möglichst klein halten. Zudem ist durch die Erwärmung u.U. eine Zerstörung möglich.
Die magnetischen Kerne werden nicht massiv sondern als Eisenblechpakete aufgebaut, die elektrisch isoliert werden durch dünne Papier- oder Lackschichten. Zusätzlich wird der elektrische Widerstand der einzelnen Bleche durch Zugabe von Silizium erhöht.
→ Da die Induktionsspannungen proportional zur Frequenz sind, werden bei HF-Transformatoren die Eisenkerne aus Eisen in Pulverform mit isolierenden thermoplastischen Kunststoffen gebildet. Man verwendet dazu elektrisch schlecht leitende Eisenoxidgemische.