Das Magnetfeld des Induktionsstroms ist immer dem äußeren Magnetfeld entgegengesetzt gerichtet.

Erklärung: Der Induktionsstrom wirkt der ÄNDERUNG des Flusses entgegen, nicht der Feldrichtung. Nimmt der Fluss ab — etwa wenn der Magnet weggezogen wird —, zeigt das induzierte Feld parallel zum äußeren Feld und hält den Magneten fest.

Ein starker Magnet fällt durch ein senkrechtes Kupferrohr deutlich langsamer als durch ein gleiches Kunststoffrohr. Warum?

Erklärung: Kupfer ist nicht ferromagnetisch — der Magnet haftet nicht. Aber jede Rohrzone sieht einen sich ändernden Fluss, und die induzierten Kreisströme wirken der Bewegung entgegen — vor dem Magneten abstoßend, hinter ihm anziehend.

Im geschlitzten Kupferrohr fällt derselbe Magnet fast ungebremst. Was fehlt hier?

Erklärung: Induziert wird auch hier — aber die ringförmigen Strombahnen um die Rohrachse sind durchtrennt. Ohne geschlossenen Strom kein Gegenfeld und keine Bremskraft, genau wie beim geschlitzten Ring am Ringpendel.

Die Wirbelstrombremse des ICE bremst verschleißfrei und stufenlos. Warum braucht der Zug trotzdem zusätzlich eine mechanische Bremse?

Erklärung: Die Bremskraft entsteht aus der Flussänderung, und die ist proportional zur Geschwindigkeit. Ein stehender Zug erfährt keine Wirbelstrombremskraft mehr — die letzten Meter übernimmt die Reibungsbremse.

Ein Magnet wird von einem leichten, drehbar gelagerten geschlossenen Metallring weggezogen. Wie reagiert der Ring?

Erklärung: Die Ursache ist die Flussabnahme. Der Induktionsstrom stemmt sich dagegen — sein Feld zeigt parallel zum Magnetfeld und zieht den Ring hinter dem Magneten her. Beim Annähern passiert das Umgekehrte — der Ring weicht zurück.

Nach der Lenzschen Regel drängt das Feld der Wirbelströme das Spulenfeld aus dem Topfboden heraus, sodass die Energie in einer dünnen unteren Bodenschicht deponiert wird.

Erklärung: Das Gegenfeld der Wirbelströme schwächt das Spulenfeld im Inneren des Bodens — das Feld bleibt auf eine dünne Schicht beschränkt (Skineffekt), und genau dort entsteht die Joulesche Wärme.

Lenzsche Regel: Der Induktionsstrom wirkt der ___ des magnetischen Flusses entgegen.

Erklärung: Entgegen heißt: der Änderung entgegen, nicht der Feldrichtung. Nimmt der Fluss ab, zeigt das induzierte Feld sogar parallel zum äußeren.

Der Nordpol eines Magneten wird von einem leichten Metallring weggezogen. Welcher Pol des Ringfelds zeigt zum Magneten?

Erklärung: Der Fluss durch den Ring nimmt ab; der Induktionsstrom stemmt sich dagegen, sein Feld zeigt parallel zum Magnetfeld. Dem Nordpol gegenüber liegt dann ein Südpol, und der Ring folgt dem Magneten. Beim Annähern wäre es ein Nordpol.

Schiebe in der Figur die Zeit t, bis Magnet 1 im geschlossenen Rohr unten liegt. Nach wie vielen Sekunden ist das?

Erklärung: Magnet 1 sinkt mit konstant 0,10 m/s durch 0,94 m und braucht 9,4 s. Magnet 2 im geschlitzten Rohr ist schon nach 0,44 s unten.

Ein Magnet sinkt mit konstant 0,05 m/s durch ein 1,5 m langes Kupferrohr. Wie lange braucht er (in s)?

Erklärung: t = s/v = 1,5 m / 0,05 m/s = 30 s. Im freien Fall wären es nur gut 0,5 s — die Wirbelströme bremsen ihn auf eine konstante Geschwindigkeit.

Bei niedrigem Tempo ist die Kraft der Wirbelstrombremse proportional zur Geschwindigkeit. Bei 40 km/h bremst sie mit 100 %. Mit wie viel Prozent bremst sie bei 20 km/h?

Erklärung: Halbe Geschwindigkeit, halbe Flussänderung, halbe Bremskraft: 50 %. Im Stand ist sie null.

Ein Zug bremst von 80 km/h ab, die Kraft der Wirbelstrombremse ist proportional zur Geschwindigkeit. Bei welcher Geschwindigkeit liefert sie nur noch ein Viertel ihrer Anfangskraft (in km/h)?

Erklärung: F ∝ v: ein Viertel der Kraft bei einem Viertel der Geschwindigkeit, 80 km/h / 4 = 20 km/h. Wer an P = R·I² denkt und die Wurzel zieht (40 km/h), verwechselt Kraft und Leistung.

Aufgabe 1 von 12