Magnetische Induktion, die manchmal als elektromagnetische Induktion bezeichnet wird, ist die Erzeugung eines induzierten elektrischen Stroms, normalerweise in Leitern, die sich in einem Magnetfeld bewegen. Es könnte auch die Entstehung eines Magnetfeldes durch den Stromfluss durch einen Leiter beschreiben. In der Technologie wird magnetische Induktion für Induktionsmotoren, Öfen, Transformatoren, Taschenlampen, Leiter für drahtlose Energie, Generatoren und viele andere Anwendungen verwendet.
Das Grundprinzip der magnetischen Induktion besteht darin, dass ein sich ändernder magnetischer Fluss einen elektrischen Strom in einem nahegelegenen Leiter induziert. In diesem Szenario muss der Strom durch einen geschlossenen Pfad fließen, beispielsweise einen geschlossenen Stromkreis, und der Magnetfluss kann entweder durch eine Änderung der Stärke des Magnetfelds oder durch die Bewegung des Leiters durch das Magnetfeld geändert werden. Das Faradaysche Gesetz liefert eine quantitative Beziehung zwischen der Änderung des magnetischen Flusses und der induzierten elektromotorischen Kraft (EMF), die der negativen Änderung des Flusses pro Zeiteinheit entspricht. Bei einer Drahtspule muss die Änderung des magnetischen Flusses pro Zeit mit der Anzahl der Spulen multipliziert werden, um den richtigen EMF-Wert zu bestimmen.
In praktischen Anwendungen kann magnetische Induktion verwendet werden, um verschiedene Energiearten umzuwandeln. Er kann verwendet werden, um Wärme zu erzeugen, wie beim Magnetinduktionsherd, oder um mechanische Energie und Bewegung zu erzeugen, wie beim Induktionsmotor. Obwohl die Mechanismen der Energieübertragung für jedes Gerät unterschiedlich sind, funktionieren sie nach ähnlichen Grundprinzipien.
Magnetische Induktionsherde arbeiten, indem sie einen Strom erzeugen, der Widerstandswärme im Kochtopf oder in der Pfanne erzeugt. Den Boden des Herdes bildet ein gewendelter Draht, der Wechselstrom (AC) empfängt. Dieser Strom induziert ein magnetisches Feld, das mit dem Strom schwingt und einen induzierten elektrischen Strom im Metalltopf oder in der Pfanne erzeugt. Widerstandswärme wird basierend auf dem Widerstand des einzelnen Topfes oder der Pfanne erzeugt, der durch die Verwendung von ferromagnetischen Materialien wie Stahl und Eisen optimiert wird. Ähnliche Heizmechanismen können neben dem Kochen auch für andere Anwendungen verwendet werden, einschließlich Metallschweißen.
Die Erzeugung von mechanischer Energie und Rotation in magnetischen Induktionsmotoren beinhaltet auch oszillierende Magnetfelder. In diesem Aufbau gibt es zwei Teile des Motors, die als Stator oder stationärer Teil und als Rotor oder rotierender Teil bezeichnet werden. Jeder kann das Magnetfeld des anderen beeinflussen, um ein Drehmoment zu erzeugen, das den Motor dreht und mechanische Energie erzeugt. Dieser Betriebsmechanismus ähnelt dem von Transformatoren, da sowohl magnetische Induktionsmotoren als auch Transformatoren durch Änderung des elektrischen Stroms im System arbeiten.