Ein schwieriges Thema und zugleich die Grundlage für die Bedeutung der Elektrizität in Technik und Alltag: Die Bewegung einer Leiterschleife in einem Magnetfeld bewirkt eine Spannung und einen Stromfluss, ohne dass dafür ein Netzgerät benötigt wird. Die Sendung gliedert sich in folgende Abschnitte:
Die Sendung beginnt mit einem Experiment der letzten Sendung: ein stromdurchflossener
Leiter erfährt in einem Magnetfeld eine ablenkende Kraft. Hier wird
elektrische Energie eingesetzt, um sie teilweise in mechanische Energie
umzuwandeln. Es liegt nun nahe, die Umkehrung zu versuchen - mechanische Energie
soll in elektrische Energie umgewandelt werden. Dazu wird die Stromquelle durch
ein Voltmeter ersetzt und der Leiter mit der Hand quer zu den magnetischen
Feldlinien bewegt: Tatsächlich wird eine "induzierte"
Spannung Ui registriert. Anschaulich gesprochen ist
Ui umso größer, je mehr magnetische Feldlinien pro Zeiteinheit
geschnitten
werden. Für Ui lässt sich eine Formel
ableiten: Die Hand bewegt mit dem Leiterstück Elektronen senkrecht zum
Magnetfeld. Deshalb wirkt auf jedes Elektron eine Lorentzkraft; sie werden zu
einem Ende des Leiterstücks gedrückt. Nun baut sich eine elektrische Gegenkraft
auf, die der Lorentzkraft das Gleichgewicht hält. Mit einem Messexperiment
wird die abgeleitete Formel für Ui bestätigt: 200 Leiterstücke
werden mit bekannter Geschwindigkeit aus dem Magnetfeld einer Feldspule gezogen
und dabei die Induktionsspannung gemessen.
In den weiteren Experimenten werden Induktionsspulen verwendet. Man kann sich
vorstellen, dass hier die Magnetlinien die Leiterstücke an allen vier
Seitenflächen schneiden können. Für den Effekt der Induktion kommt es nur auf
eine relative
Bewegung zwischen einem Magnetfeld und der Induktionsspule an. Es ist egal,
ob der Stabmagnet zur Induktionsspule hin oder diese zum Magneten bewegt wird.
In beiden Fällen schneiden die bogenförmigen
Feldlinien des Stabmagneten durch die Leiterstücke der Induktionsspule.
Natürlich kann man den Stabmagneten durch einen Elektromagneten
ersetzen - zur Unterscheidung von der Induktionsspule nennt man ihn Feldspule.
Die Relativbewegung der beiden Spulen kann ersetzt werden durch das Ein- und
Ausschalten der Feldspule. Die magnetischen Feldlinien wandern dabei von außen
nach innen bzw. umgekehrt und schneiden dabei die Leiterstücke der
Induktionsspule. Dabei ist die Induktionsspannung
proportional zur Windungszahl der Induktionsspule N und zu ihrer
Querfläche A, außerdem zur Änderungsrate des Magnetfeldes in der
Induktionsspule 
B / t.
Noch einmal wird eine Induktionsspule aus dem Magnetfeld einer Feldspule
gezogen. Diesmal wird die Induktionsspannung mit einem Schreiber
aufgezeichnet. Eine Induktionsspannung Ui wird registriert,
wenn sich der magnetische
Fluss 
=
B
A durch
die Induktionsspule ändert. Dabei ist es egal, ob die Änderung von der Drehung
der Spule oder der Stärke des Magnetfeldes herrührt. Auf diese Weise wird die
Wortbedeutung für die magnetische Flussdichte verständlich: B ist der Quotient
aus dem magnetischen Fluss in der Einheit Weber durch die
wirksame Fläche A der Induktionsspule in Quadratmeter. Dieser Sachverhalt
ist einigermaßen kompliziert, hat aber experimentelle Bedeutung: Mit einem
Messgerät werden kleine Portionen von "Voltsekunden"
aufsummiert, während eine Induktionsspule in beliebiger Weise in die Feldspule
gelegt wird. Die konstante Summe ist unabhängig vom Weg und der Zeit, denn sie
entspricht nach dem Allgemeinen Induktionsgesetz alleine der Änderung des magnetischen Flusses
außerhalb und innerhalb der Feldspule.
In die Formel für das Induktionsgesetz muss noch ein Minuszeichen eingefügt
werden. Dies fordert ein einfacher
Versuch, bei dem ein starker Dauermagnet schnell an einen Aluminiumring
herangefahren wird. Der Ring schwingt an einem Faden hängend ein wenig weg und
zeigt damit, dass er selbst durch einen Induktionsstrom zu einem abstoßenden
Elektromagneten geworden ist. Dies kommt in der Regel
von Lenz zum Ausdruck. Für diese Regel gibt es eine Reihe von technischen
Anwendungen, bei denen jeweils der Begriff "Wirbelströme" verwendet wird. Der
Intercity Express ICE z.B. verfügt neben einer klassischen Scheibenbremse und
einer Generatorbremse auch über eine moderne Wirbelstrombremse.
Dazu senkt sich ein Rahmen mit vielen Elektromagneten nahe über die Schienen. Es
wird hier nicht die magnetische Eigenschaft von Eisen genützt, sondern seine
elektrische Leitfähigkeit. Die Magnetfelder, die sich mit dem Rahmen entlang der
Schienen bewegen, induzieren im Eisen Kreisströme, die der Bewegung des ICE
Energie entziehen. Diese Bremse funktioniert besonders gut und zuverlässig bei
hohen Geschwindigkeiten, unabhängig von der Griffigkeit der Schienen; außerdem
ist sie wartungsarm, weil keine Reibung auftritt.
Nach dem gleichen Prinzip
funktioniert das Experiment mit einer "Gurkenguillotine".
Ein Pendel schwingt durch das starke Magnetfeld eines Elektromagneten. Dabei
vermindern induzierte Kreisströme die Energie der Kupferplatte so effektiv, dass
die quergehaltene Gurke unbeschädigt bleibt. Werden die Kreisströme mit einer
geschlitzten Kupferplatte jedoch unterbunden, dann bleibt die Wucht der
Schwingung erhalten.
Mit dem extrem starken Magnetfeld einer
Kernspinröhre wurde bereits für die letzte Sendung experimentiert. Nun folgen
drei weitere Experimente: Bei einem geschlossenen Stromkreis mit einer
Flachbatterie sind die Kräfte
auf die Leiterstücke so groß, dass sich von selbst eine kreisrunde Anordnung
ergibt. Im zweiten Experiment wird eine großflächige Induktionsspule
mit einem Lämpchen in Serie geschaltet. Beim Drehen der Induktionsspule im
Magnetfeld sind die Induktionsströme so stark, dass das Lämpchen immer wieder
aufblitzt. Beim dritten Experiment fällt eine Warntafel aus Aluminium extrem
langsam um. Das starke Magnetfeld der Kernspinröhre induziert im bewegten Metall
Kreisströme,
die ihre Energie aus der Fallbewegung der Platte ziehen. Dieser Effekt ist hier
so stark, dass die Platte nicht wie sonst beschleunigen kann. Gerade dieses
letzte Experiment widerspricht völlig der üblichen Vorstellung vom Verhalten von
Gegenständen. Hier kann der Effekt der Induktion nicht übersehen werden.
Zum Abschluss der Sendung wird untersucht, ob die Schwebeversuche mit
Supraleitern etwas mit Induktion zu tun haben: Eine Probe eines modernen
Keramik-Supraleiters wird mit flüssigem Stickstoff unter seine kritische
Temperatur gekühlt. Bei Annähern eines Dauermagneten wird die Probe dauerhaft
abgestoßen. Dieses Verhalten könnte als Induktions-Effekt gedeutet werden.
Im Supraleiter wurden Kreisströme induziert, die nach der Regel von Lenz der
Annäherung des Dauermagneten entgegen wirken. Ein zweiter Versuch zeigt dann,
dass Supraleitung mehr ist, als nur das Verschwinden des Ohmschen Widerstands.
Ein kleiner Magnet wird bei Zimmertemperatur auf eine Keramikprobe gelegt. Da
die Probe normale Leitfähigkeit aufweist, klingt der induzierte Kreisstrom
schnell ab und der Magnet kann nicht schweben. Jetzt erst wird die Probe
zusammen mit dem Magneten unter die Sprungtemperatur gekühlt. Die Supraleitung
ist ein Materialzustand, der unabhängig von der Vorgeschichte immer eingenommen
wird. Aufgrund dieses Meißner-Ochsenfeld-Effekts
beginnt der Magnet zu schweben. Mit einem Induktionsphänomen könnte man dies
nicht erklären, weil sich das Magnetfeld in der Probe nicht mehr geändert hat.