Eine Spule ist an ein empfindliches Spannungsmessgerät angeschlossen, dessen Nullpunkt in der Mitte der Skala liegt. Eine Batterie gibt es nicht. Beobachtungen:

• Schiebt man einen Stabmagneten in die Spule, schlägt der Zeiger aus.
• Ruht der Magnet in der Spule, zeigt das Gerät null, auch bei einem starken Magneten.
• Zieht man den Magneten heraus, schlägt der Zeiger in die andere Richtung aus.
• Je schneller man den Magneten bewegt, desto größer ist der Ausschlag. Eine Spule mit mehr Windungen gibt ebenfalls mehr Ausschlag.
• Hält man den Magneten fest und bewegt die Spule, ist der Ausschlag derselbe.

Die Spannung, die dabei entsteht, heißt Induktionsspannung, der Vorgang elektromagnetische Induktion. Schließt man an die Spule einen Verbraucher an, zum Beispiel eine Lampe, fließt ein Induktionsstrom. Die Spule ist dann die Spannungsquelle.

Allen Beobachtungen ist gemeinsam: Es ändert sich die Zahl der Feldlinien, die durch die Spule treten. Beim Hineinschieben treten mehr Feldlinien durch die Windungen, beim Herausziehen weniger. Ruht der Magnet, ändert sich nichts.

Eine Induktionsspannung entsteht, wenn sich ändert

• das Magnetfeld: Man bewegt einen Magneten, schaltet einen Elektromagneten ein oder aus oder ändert die Stromstärke in ihm.
• die Fläche, die das Feld durchsetzt: Man zieht eine Leiterschleife aus dem Feld, drückt sie zusammen oder dreht sie, sodass ihre wirksame Fläche (die Fläche quer zu den Feldlinien) kleiner oder größer wird.

Solange alles unverändert bleibt, entsteht keine Spannung, egal wie stark das Feld ist.

Wie groß die Induktionsspannung wird, haben Versuche gezeigt. Sie ist größer, wenn

• sich das Magnetfeld oder die Fläche schneller ändert,
• das Magnetfeld stärker ist,
• die Spule mehr Windungen hat.

Das ist das Induktionsgesetz (qualitativ, also ohne Formel). Jede Windung liefert denselben Anteil, und die Anteile addieren sich wie Batterien in Reihe. Doppelte Windungszahl bedeutet deshalb doppelte Spannung. Ändert sich das Feld in halber Zeit auf denselben Wert, ist die Spannung doppelt so groß.

Die Richtung des Induktionsstroms gibt die Lenzsche Regel an (nach dem Physiker Emil Lenz): Der Induktionsstrom ist so gerichtet, dass sein Magnetfeld der Ursache seiner Entstehung entgegenwirkt.

Das gilt bei geschlossenem Stromkreis, denn nur dann fließt ein Strom. Schiebst du den Nordpol eines Magneten auf eine Spule zu, bildet die Spule an diesem Ende selbst einen Nordpol und stößt den Magneten ab. Ziehst du den Magneten weg, bildet sie an diesem Ende einen Südpol und hält ihn fest. Die Spule wirkt immer gegen die Bewegung.

Der Grund ist die Energieerhaltung: Du musst gegen die Kraft Arbeit verrichten, und diese Energie wird zu elektrischer Energie. Würde die Spule den Magneten dagegen anziehen, wenn er sich nähert, würde er immer schneller, und es flösse zugleich Strom: Energie aus dem Nichts, und die gibt es nicht.

Auch eine Spule selbst kann ihr Feld ändern: wenn sich der Strom in ihr ändert. Dann ändert sich ihr eigenes Feld, und diese Änderung läuft durch die Windungen der Spule selbst. In ihr wird eine Spannung induziert. Das heißt Selbstinduktion. Nach Lenz wirkt sie der Änderung des Stroms entgegen.

• Beim Einschalten bremst sie den Anstieg des Stroms. Versuch: Zwei gleiche Lampen, vor einer liegt eine Spule mit Eisenkern in Reihe. Beim Einschalten leuchtet die Lampe mit der Spule etwas später auf.
• Beim Ausschalten will sie den Strom aufrechterhalten. Bricht der Strom plötzlich ab, kann die Spule eine hohe Spannung erzeugen, höher als die der Quelle. Am Schalter springt dann ein Funke. Große Spulen schaltet nur die Lehrkraft aus, denn die Spannung kann gefährlich werden.