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Elektromagnet: So schaltest du Magnetkraft ein und aus
Wie kannst du einen Magneten ein- und ausschalten? Ein Elektromagnet macht das möglich: Fließt Strom durch einen Draht, der zu einer Spule gewickelt ist, wirkt er wie ein Magnet. Ein Eisenstück in der Mitte kann die Wirkung verstärken.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Wie kann elektrischer Strom magnetisch wirken?
Fließt Strom durch einen Draht, entsteht um ihn ein Magnetfeld. Dieses unsichtbare Feld kann zum Beispiel eine Kompassnadel drehen. Eine Kompassnadel ist selbst ein kleiner, drehbarer Magnet.
Schon 1820 zeigte Hans Christian Ørsted: Strom kann eine Kompassnadel ablenken. Bei einem einzelnen geraden Draht ist die Wirkung in einfachen Schulversuchen meist schwach.
Bei einem Vorführversuch verläuft ein gerader Draht knapp über einer Kompassnadel, zunächst in derselben Richtung wie die Nadel. Fließt ausreichend Strom, dreht sich die Nadel. Sie reagiert auf das zusätzliche Magnetfeld des Drahtes.
Warum macht eine Spule die Wirkung stärker?
Eine Spule besteht aus Draht, der in Schleifen gewickelt ist. Jede Schleife erzeugt bei Stromfluss ein Magnetfeld. Im Inneren der Spule verstärken sich diese Felder.
Windung
Eine Windung ist eine vollständige Drahtschleife der Spule.
Mehr Windungen können die Wirkung vergrößern, wenn die Spule gleich groß bleibt und gleich viel Strom fließt. Auch ein stärkerer Strom kann das Feld verstärken.
Viele Windungen helfen zusammen: Ihre Magnetfelder verstärken sich im Inneren der Spule.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
Ein gerader Draht erzeugt bei Stromfluss ein . Wird der Draht zu vielen gewickelt, verstärken sich die Felder im Inneren. So entsteht eine mit stärkerer magnetischer Wirkung.
Weshalb verstärkt ein Eisenkern den Elektromagneten?
Eine Spule wirkt auch ohne Eisenstück als Elektromagnet. Ein Eisenstück im Inneren heißt Eisenkern. Es verstärkt das Magnetfeld.
Ferromagnetischer Stoff
Eisen kann selbst stark magnetisch werden. Man sagt: Es lässt sich magnetisieren. Der Fachbegriff für solche Stoffe ist ferromagnetisch. Auch Nickel und Kobalt gehören dazu.
Stell dir die winzigen magnetischen Bereiche im Eisen vereinfacht wie kleine Magnete vor. In einem noch nicht magnetisierten Eisenstück zeigen sie in verschiedene Richtungen. Ihre Wirkungen gleichen sich weitgehend aus. Das Spulenfeld richtet viele davon ähnlich aus. So verstärkt der Kern die Magnetwirkung.
Ein noch nicht magnetisierter Eisennagel hebt allein keine Büroklammer an. In einer passenden Spule mit Strom wird er magnetisiert. Der Elektromagnet kann nun eine leichte Büroklammer aus Eisen anheben.
Nicht jedes Metall wird angezogen. Kupfer leitet Strom, lässt sich aber nicht wie Eisen stark magnetisieren. Eine Kupferklammer bleibt deshalb nicht wie eine Eisenklammer am Elektromagneten hängen. Strom leiten und magnetisch angezogen werden sind verschiedene Eigenschaften.
Wie lässt sich ein Elektromagnet steuern?
Für einen gut abschaltbaren Elektromagneten nimmt man einen Kern aus Weicheisen. Das ist Eisen, das nach dem Ausschalten nur wenig Magnetismus behält. Ein kleiner Rest kann bleiben.
- Strom an: Die Spule erzeugt ein Magnetfeld, und der Eisenkern verstärkt es.
- Strom aus: Das Spulenfeld verschwindet. Beim Weicheisenkern lässt die Magnetwirkung weitgehend nach.
Ein Dauermagnet, etwa ein Kühlschrankmagnet, braucht dagegen keinen Strom, um magnetisch zu bleiben.
Auf einem Schrottplatz hebt ein großer Elektromagnet Gegenstände aus Eisen an. Während Strom durch seine Spule fließt, hält er die Last fest. Am Ziel wird der Strom ausgeschaltet. Die magnetische Wirkung lässt nach, und die Last kann abgelegt werden.
Auch manche elektrische Klingeln nutzen Elektromagnete, um einen kleinen Klöppel zu bewegen.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Elektromagnet
- Strom erzeugt ein Magnetfeld
- Auch ein gerader Draht erzeugt ein Feld
- Viele Windungen bilden ein stärkeres Spulenfeld
- Eisenkern verstärkt die Wirkung
- Magnetische Bereiche richten sich aus
- Ferromagnetische Stoffe werden angezogen
- Strom steuert die Wirkung
- Strom an: magnetisch
- Strom aus: Spulenfeld verschwunden
- Weicheisen behält nur wenig Magnetismus
- Anwendungen
- Lasthebemagnet
- Manche elektrische Klingeln
- Strom erzeugt ein Magnetfeld