Elektromagnetismus und elektromagnetische Induktion

Das Wichtigste in Kürze

Elektromagnete sind temporäre Magnete, die ein- und ausgeschaltet werden können. Die Stärke eines Elektromagneten kann durch die Anzahl der Drahtwindungen, den Strom der durch den Draht fliesst, und durch die Verwendung eines Weicheisenkerns verändert werden.

Elektromagnetische Induktion

Wenn ein elektrischer Strom durch einen Draht fliesst, erzeugt er ein Magnetfeld um den Draht. Die Magnetfeldlinien um einen stromdurchflossenen Draht sind kreisförmig und am nächsten zum Draht am stärksten konzentriert.

Das bedeutet, dass das Magnetfeld in der Nähe des Drahtes am stärksten ist und mit zunehmender Entfernung vom Draht schwächer wird.

Das Diagramm zeigt einen Strom, der durch einen Draht fliesst. Der Strom fliesst vom unteren Teil des Bildes nach oben. Das Magnetfeld, das durch den Draht erzeugt wird, wird durch die kreisförmigen Ringe um den Draht dargestellt.

Näher am Draht liegen die Feldlinien näher beieinander, was bedeutet, dass das Magnetfeld stärker ist. Die Richtung des Magnetfelds ist gegen den Uhrzeigersinn.

Würde sich der Strom umkehren, würde sich auch die Richtung des Magnetfeldes umkehren.

Spulen

Ein Strom, der durch einen Draht fliesst, erzeugt nur ein relativ schwaches Magnetfeld, das wahrscheinlich mit nichts interagiert. Wenn elektrische Geräte eingeschaltet werden, bleiben magnetische Materialien nicht plötzlich an den Drähten haften.

Wenn viele Drähte verwendet werden oder derselbe Draht zu einer Spule aufgewickelt wird, verstärkt sich das Magnetfeld. Ein Draht, der zu einer Spirale mit vielen Windungen geformt ist, wird Spule genannt. Das Magnetfeld jedes einzelnen Drahtes wird verstärkt.

Das Diagramm zeigt das Magnetfeld um eine Spule. Es ähnelt dem eines Stabmagneten.

Je mehr Windungen eine Spule hat, desto stärker ist das Magnetfeld. Wenn der Strom abgeschaltet wird, verschwindet das Magnetfeld. Dies ist nun ein Elektromagnet.

Der Hauptunterschied zwischen einem Magneten und einem Elektromagneten ist, dass ein Elektromagnet mit einem Schalter ein- und ausgeschaltet werden kann, während ein Magnet dauerhafter ist. Ausserdem können mit einem Elektromagneten wesentlich grössere Feldstärken erreicht werden, während diese bei einem Permanentmagneten nicht beliebig gross werden können, da sie allein von der Grösse und dem Material des Magneten abhängen.

Neugierde: Elektromagnete sind nützlich, um Metallstücke aufzuheben und fallen zu lassen, z. B. auf Schrottplätzen.

Elektromagnete stärker machen

Die Stärke eines Elektromagneten kann je nach Bedarf erhöht oder verringert werden.

• Wenn Du mehr Windungen hinzufügst, entsteht ein stärkeres Magnetfeld.
• Das Hinzufügen eines Weicheisenkerns erhöht ebenfalls die Stärke eines Elektromagneten.
  
• Eine höhere Stromstärke erzeugt ein stärkeres Magnetfeld.