Wie funktioniert ein Induktionsherd?

Ein Induktionskochfeld kann nicht jeden Topf erwärmen - warum?

Wie funktioniert ein Induktionsherd?

Ein moderner Induktionsherd - unter der Glaskeramik befinden sich die Induktionsspulen für jedes Kochfeld

Beim Küchenkauf sehen wir uns moderne Herde an, die Kochfelder aus Glaskeramik ("Cerankochfeld") besitzen. Auf den ersten Blick ähneln sich die Kochfelder. Es gibt markierte Bereiche für kleine und große Töpfe und sogar ovale Felder für große Bräter. Aber schnell stellt sich die Frage, ob es "normale" Elektroherdplatten oder Induktionskochfelder sein sollen.

Das konventionelle Kochfeld eines Elektroherdes
Es besitzt eine Glaskeramikplatte (früher Gußeisen), unter der sich eine Heizwicklung (Heizwendel) befindet. Diese wird elektrisch beheizt, d.h. elektrische Energie wird direkt in Wärmeenergie umgewandelt. Ein Teil der Wärme wird dabei durch den Kontakt des Topfbodens mit der Glaskeramikplatte übertragen, ein Teil auch durch entstehende Infrarotstrahlung der Heizwendel. Nachteile dieses Kochfeldes sind eine gewisse Trägheit der Temperaturregelung und Energieverluste durch das nötige Miterwärmen der Glaskeramikplatte.

Das Kochfeld eines Induktionsherdes
Äußerlich kaum von einem konventionellen Kochfeld zu unterscheiden, befindet sich anstelle einer Heizwicklung unterhalb der Glaskeramikplatte eine Induktionsspule.

Die Spule als Elektromagnet
Wenn ein elektrischer Strom fließt, dann bewegen sich in einem elektrischen Leiter (z.B. einem Kupferkabel) elektrische Ladungen (die Elektronen). Zwischen elektrischen Strömen wirken Kräfte, die magnetischer Natur sind. Ein elektrischer Leiter mit einem fließenden Strom verhält sich wie ein Magnet! Wickeln wir den Leiter zu einer Spule und lassen Strom fließen, dann erzeugt der stromdurchflossene Draht ein Magnetfeld um sich und die einzelnen Feldlinien jeder Wicklung (die einzelnen Magnetfelder) überlagern sich und addieren sich.

Die Spule mit Wechselstrom
Die Induktionsspule im Induktionskochfeld wird von einem Wechselstrom durchflossen. Dadurch entsteht ein magnetisches Wechselfeld, welches ständig den Nord- und Südpol wechselt. Dies ist ein völlig anderes Verhalten als bei einem Permanentmagneten. In der Physik spricht man dann von einem zeitlich veränderlichen Magnetfeld.

Was ist elektromagnetische Induktion?
Befindet sich ein elektrischer Leiter in einem zeitlich veränderlichen Magnetfeld, dann wird darin eine elektrische Spannung erzeugt. Der Vorgang im Elektromagneten (elektrischer Strom erzeugt ein Magnetfeld) läßt sich umkehren, so daß aus einem Magnetfeld wieder elektrischer Strom entsteht.

Der Topfboden als elektrischer Leiter
Stellen wir einen Topf mit elektrisch leitendem Boden auf das Kochfeld, dann entstehen elektrische Spannungen im Topfboden, die sofort zu elektrischen Strömen führen. Diese Ströme nennt man Wirbelströme, da sie auf geschlossenen Bahnen verlaufen. Diese Wirbelströme führen zu einer Erwärmung des Topfbodens, ähnlich wie es die Heizwicklung des konventionellen Kochfeldes erreicht. Man kann sagen, daß der Topfboden selbst zur Heizwicklung wird! Der Topfboden muß dabei nicht nur elektrisch leitfähig, sondern auch magnetisierbar sein, da dies zu einer Art Bündelung des magnetischen Wechselfeldes führt.

Vor- und Nachteile der Induktionsheizung
Ein großer Vorteil dieser Heizung ist die Energieeffizienz. Die Glaskeramikplatte muß theoretisch gar nicht miterwärmt werden. Der Wirkungsgrad ist relativ hoch.

Schaltet man die Energiezufuhr ab, findet kein Heizen mehr statt. Der Kochvorgang wird aufgrund der Trägheitsfreiheit besser regelbar.

Die Übertragung der Energie erfolgt verlustfrei durch Stoffe hindurch, die nicht elektrisch leiten, z.B. die Glaskeramik. Dadurch wird die Umgebung nur indirekt mit erwärmt.

Ein bekannter Nachteil ist die mangelnde Eignung vieler im Haushalt vorhandener Töpfe und Pfannen für die induktive Heizung.


Foto: © Insp.Clouseau - Fotolia.com



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