13.8: Anwendungen der elektromagnetischen Induktion

Die moderne Gesellschaft hat zahlreiche Anwendungen des Faradayschen Induktionsgesetzes, wie wir in diesem und anderen Kapiteln untersuchen werden. Lassen Sie uns an dieser Stelle einige erwähnen, bei denen Informationen mithilfe von Magnetfeldern aufgezeichnet werden.

Einige Computerfestplatten wenden das Prinzip der magnetischen Induktion an. Aufgezeichnete Daten werden auf einer beschichteten, sich drehenden Scheibe erstellt. Historisch gesehen wurde das Lesen dieser Daten nach dem Prinzip der Induktion durchgeführt. Die meisten Eingabeinformationen werden heute jedoch eher in digitaler als in analoger Form übertragen – eine Reihe von 0s oder 1s wird auf die sich drehende Festplatte geschrieben. Daher arbeiten die meisten Festplattenauslesegeräte nicht nach dem Prinzip der Induktion, sondern verwenden eine Technik, die als Riesenmagnetwiderstand bekannt ist. Der Riesenmagnetwiderstand ist der Effekt einer großen Änderung des elektrischen Widerstands, die durch ein angelegtes Magnetfeld auf dünne Filme aus abwechselnden ferromagnetischen und nichtmagnetischen Schichten induziert wird. Dies ist einer der ersten großen Erfolge der Nanotechnologie.

Grafiktabletts oder Tablet-Computer, bei denen ein speziell entwickelter Stift zum Zeichnen digitaler Bilder verwendet wird, gelten ebenfalls Induktionsprinzipien. Die hier diskutierten Tablets werden als passive Tablets bezeichnet, da es andere Designs gibt, die entweder einen batteriebetriebenen Stift oder optische Signale zum Schreiben verwenden. Die passiven Tablets unterscheiden sich von den Touch-Tablets und -Telefonen, die viele von uns regelmäßig verwenden, können jedoch immer noch gefunden werden, wenn Sie Ihre Unterschrift an einer Kasse unterschreiben. Unterhalb des Bildschirms, wie in Abbildung \(\pageIndex{1}\) gezeigt, verlaufen winzige Drähte über die Länge und Breite des Bildschirms. Der Stift hat ein winziges Magnetfeld, das von der Spitze kommt. Wenn die Spitze über den Bildschirm streicht, wird in den Drähten ein sich änderndes Magnetfeld gefühlt, das sich in eine induzierte EMK umwandelt, die in die gerade gezeichnete Linie umgewandelt wird.

Eine weitere Anwendung der Induktion ist der Magnetstreifen auf der Rückseite Ihrer persönlichen Kreditkarte, wie er im Lebensmittelgeschäft oder am Geldautomaten verwendet wird. Dies funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie das Audio- oder Videoband, bei dem ein Wiedergabekopf persönliche Informationen von Ihrer Karte liest.

Elektro- und Hybridfahrzeuge nutzen ebenfalls die elektromagnetische Induktion. Ein begrenzender Faktor, der die weit verbreitete Akzeptanz von 100% Elektrofahrzeugen hemmt, ist, dass die Lebensdauer der Batterie nicht so lang ist wie die Zeit, die Sie mit einem vollen Tank fahren können. Um die Lademenge in der Batterie während der Fahrt zu erhöhen, kann der Motor als Generator fungieren, wenn das Auto bremst, wobei die erzeugte Gegen-EMK ausgenutzt wird. Diese zusätzliche EMK kann neu gewonnene gespeicherte Energie in der Autobatterie sein, wodurch die Lebensdauer der Batterie verlängert wird.

Ein weiteres zeitgenössisches Forschungsgebiet, in dem elektromagnetische Induktion erfolgreich umgesetzt wird, ist die transkranielle Magnetstimulation (TMS). Eine Vielzahl von Störungen, einschließlich Depressionen und Halluzinationen, kann auf unregelmäßige lokalisierte elektrische Aktivität im Gehirn zurückgeführt werden. Bei der transkraniellen Magnetstimulation wird ein schnell variierendes und sehr lokalisiertes Magnetfeld in der Nähe bestimmter im Gehirn identifizierter Stellen platziert. Die Verwendung von TMS als Diagnosetechnik ist gut etabliert.