Das Prinzip der Induktion ist nicht neu. Entdeckt hatte es bereits 1831 der englische Naturforscher Michael Faraday. Doch die Technik ist heute wichtiger denn je, denn sie kommt an zahlreichen Stellen im Alltag zum Einsatz. Besonders bekannte Anwendungsgebiete sind etwa Kochfelder in der Küche und Ladegeräte für Smartphones. Doch was steckt eigentlich hinter der Induktion und wie funktioniert sie in der Welt der Technik genau? Antworten auf diese Fragen findest du hier.
Der Begriff Induktion kommt aus dem Lateinischen und bedeutet „Hineinführen“. Bei der elektromagnetischen Induktion bezieht sich das auf einen elektrischen Leiter, den man in ein Magnetfeld hineinführt. Durch die Bewegung entsteht elektrische Spannung beziehungsweise Strom. Statt den Leiter im Magnetfeld zu bewegen, lässt sich das Magnetfeld auch aus einem Leiter in Form einer Spule herstellen, durch die Strom fließt – so funktioniert ein Elektromagnet. Dieses Magnetfeld lässt sich verändern, um wiederum Strom zu erzeugen.
Du fragst dich jetzt, wie dieser Strom entsteht? Verantwortlich dafür sind die Elektronen im Leiter. Die Bewegung des Leiters, beziehungsweise die Änderung des Magnetfeldes, versetzt auch die negativ geladenen Elektronen in Bewegung: Die Definition von Strom. Damit die Elektronen sich konstant bewegen, muss sich auch das Magnetfeld konstant ändern. Das wird durch ein elektromagnetisches Feld erreicht, dessen Stärke sich durch Wechselstrom ständig ändert.
Dieses Prinzip findet vielfältige Einsatzmöglichkeiten in unserem Alltag. Aber wie genau entsteht dadurch Hitze zum Kochen oder Strom, der deinen Smartphone-Akku auflädt?
Dank induktiver Ladung gehören gebrochene Kabel vielleicht bald der Vergangenheit an. Denn mit Induktion kannst du dein Smartphone kabellos laden. Induktive Ladegeräte oder auch Qi-Ladegeräte funktionieren, indem du dein Smartphone auf die Ladefläche auflegst. Im Ladepad steckt eine Spule, die durch Wechselstrom ein magnetisches Feld erzeugt.
Damit das Pad Strom in deinem Smartphone-Akku erzeugen kann, ist auch in deinem Handy eine Spule verbaut – vorausgesetzt es ist für kabelloses Laden geeignet. Das trifft zum Beispiel auf alle iPhones ab dem iPhone 8 und Samsung Geräte ab dem Galaxy S6 beziehungsweise Galaxy Note 5 zu. Wenn du dein Smartphone also auf die Ladestation legst, fließt durch das erzeugte Magnetfeld Strom durch die Spule, der an den Akku weitergeleitet wird.
Übrigens: Auch elektrische Zahnbürsten nutzen schon lange Induktion zum Aufladen. Durch die Einführung des Qi-Standards bei Smartphones erfährt kabelloses Laden mittels Induktion aber nochmal einen Aufschwung und immer mehr Hersteller wenden es bei ihren Geräten an.
Auch Induktionskochfelder nutzen eine mit Wechselstrom betriebene Spule, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Stellst du einen magnetischen Topf auf die Platte aus Glaskeramik, wandelt er die magnetische Energie in Hitze um. Da nicht jeder Topf einen magnetischen Boden hat, funktioniert das nur mit speziellen Induktionskochtöpfen und ‑pfannen. Mit der erzeugten Hitze kannst du dir dann dein Spiegelei braten.
Ein großer Vorteil von Induktion ist, dass gar nicht die Platte heiß wird, sondern die Hitze direkt im Boden des Topfs entsteht. Das geht besonders schnell und spart so eine Menge Strom. Steht der Topf nicht mehr auf dem Induktionskochfeld, bleibt nur die Rückwärme des Topfes. Die Platte selbst ist dann viel weniger heiß und du verbrennst dich nicht so leicht, solltest du sie aus Versehen berühren. Auch wenn etwas überkocht, brennt es nicht so leicht ein.
Kabelloses Laden und Induktionsherde sind sehr bekannte Beispiele für Induktion im Alltag. Aber wusstest du, dass Induktion auch bei Ampelschaltungen zum Einsatz kommt? Unter vielen Straßen liegt eine Induktionsschleife, die den Verkehr überwacht. Fahren Autos über diese Stelle, ändert sich entweder das durch Strom erzeugte Magnetfeld in der Schleife oder die Schleife reagiert auf ein schwaches Magnetfeld, das Autos ganz natürlich erzeugen. Dadurch entsteht ein Impuls, der Ampeln steuern kann. Ähnlich funktionieren auch Blitzanlagen: Hier kommen zwei Schleifen zum Einsatz, durch die sich die Geschwindigkeit des Autos messen lässt.
Wenn du gern analog Musik hörst und Gitarre spielst, könntest du auch hier auf Induktion stoßen. Denn auch elektromagnetische Tonabnehmer an Plattenspielern oder elektronischen Musikinstrumenten wie E‑Gitarren nutzen das Prinzip. Die Bewegung der Nadel auf der Schallplatte verursacht dabei eine Bewegung von entweder Eisenkernen in einem Magnetfeld oder eines Magneten selbst, um Spannung zu induzieren und diese in ein Signal umzuwandeln. Bei der E‑Gitarre sind es die Saiten, die magnetisch sind und bei Schwingung auf ein Magnetfeld wirken, so dass Spannung entsteht. Die Änderung der Spannung können wir über Verstärker letztlich als Ton hören.
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