ET4-18 – Magnetisches Feld – Elektromagnet

Inhaltsverzeichnis

In diesem Kurstext erfährst du alles Wissenswerte rund um das Thema Elektromagnet. In den darauffolgenden Kurstexten erfährst du alles Relevante zu den notwendigen Größen, der Rechte-Hand-Regel sowie dem Magnetfeld von durchflossenen Leitern.

 

“Unter elektrischen Magneten versteht man Magneten, die ihren Magnetismus erst durch Einwirkung elektrischer Ladungen erhalten. Sobald die elektrischen Ladungen nicht mehr wirken, verschwindet auch der Magnetismus wieder vollständig.”

 

Elektromagnet
Elektromagnet

 

 


Elektromagnet – Grundlagen


Unter elektrischen Magneten  versteht man Magneten, die ihren Magnetismus erst durch Einwirkung elektrischer Ladungen erhalten. Denn diese elektrischen Ladungen durchfließen einen zur Spule aufgewickelten Draht. Dabei gilt, dass eine elektrische Spannung vorhanden sein muss.

Sobald die elektrischen Ladungen nicht mehr wirken, verschwindet auch der Magnetismus wieder vollständig. Man spricht hierbei von einer Erregung.

 

Merk's dir!
Merk's dir!

Die Stärke von elektrischen Magneten lässt sich mit Hilfe elektrischer Energie einstellen und überragt die Wirkung von Permanentmagneten um ein Vielfaches.

 

Der englische Erfinder und Physiker William Strugeon war 1826, der erste dem es gelang aus dem Verständnis und der Entdeckung der elektromagnetischen Wirkung des dänischen Physikers Hans Oersted einen elektrischen Magneten zu entwickeln.

 

Der Physiker James Maxwell griff diese Entdeckungen auf und formulierte die weltbekannten Maxwellgleichungen, die heute als Grundgleichungen der Elektrodynamik bekannt sind.

 

undefiniert
Max?... wer?

Die Maxwellgleichungen erlauben uns die Größen von elektrischen und magnetischen Feldern in Abhängigkeit von elektrischen Strömen und Ladungen zu berechnen.

 


Gleichspannungsmagnete, Wechselspannungsmagnete


Betrieben werden elektrische Magneten entweder mit Gleichspannung oder Wechselspannung.

Die Auswahl der Spannungsart / Magnetart richtet sich immer nach den geforderten Eigenschaften und der gewünschten Betätigung.

 

Die wichtigsten Eigenschaften jedes Typs findest du nachfolgend.

 


Gleichspannungsmagnet – Eigenschaften


  • Konstante und hohe Stromaufnahme

sowie

  • Längere Schaltzeit als Wechselspannungsmagneten

sowie

  • Schutzeinrichtung für das Schaltelemente beim Abschalten erforderlich

sowie

  • Erhöhte Abfallverzögerung

sowie

  • Schaltzeit lässt sich durch eine Überspannung beeinflussen

 


Wechselspannungsmagnet – Eigenschaften


  • Höhe der Stromaufnahme variiert mit der Ankerstellung

sowie

  • Kürzere Schaltzeit als Gleichspannungsmagneten

sowie

  • Entstörglied meist erforderlich

sowie

  • Kleine Abfallverzögerung

sowie

  • Schaltzeit lässt sich nicht beeinflussen

 

 


Spulen


Um eine magnetische Wirkung zu erreichen verwendet man Spulen, in denen sich durch einen elektrischen Stromfluss ein Magnetfeld ausbildet.

In den Spulen befindet sich zumeist ein offener Eisenkern, welcher es erlaubt das Magnetfeld zu steuern und bei Bedarf zu verstärken oder zu reduzieren. Der Eisenkern besitzt ferromagnetische Eigenschaften.

 

Kupferspule - Elektromagneten
Kupferspule – Elektromagneten

 

 


Formen


Nachfolgend findest du eine Auswahl von gängigen Elektromagneten in der Industrie.

Zugmagneten – Hubmagneten für Elektroschrott auf Schrott- oder Wertstoffplätzen

Kupplungsmagneten – Magnetische Schnappkupplungen für Güterwagons.

Tauchankermagnete – zum Verschließen von Kontakten

Druckmagneten – Linearmagneten

 

Hubmagnet als Variante der elektrischen Magneten
Hubmagnet als Variante der elektrischen Magneten

 

 


Herstellung, Material


Die einfachste Variante eines Elektromagneten ist eine Spule. Im nächsten Bild siehst du einen der Marke-Eigenbau mit offenem Eisenkern.

 

Elektromagnet - Marke, Eigenbau
Elektromagnet – Marke, Eigenbau

 

Wobei es sich hierbei zumeist um einen aufgewickelten Kupferdraht handelt. Man wählt Kupfer als Material, weil es kostengünstig ist und gleichzeitig gute elektrische Eigenschaften aufweist. Je nach Bedarf umläuft die Spule einen offenen Eisenkern, wie auf dem obigen Bild zu erkennen. 

 

undefiniert
Nur ne Spule?....

Nein, denn gerade wenn es um die Teilchenphysik geht, werden in der Forschung besonders komplexe Elektromagneten erzeugt. 

 

Elektromagnet - Teilchenbeschleuniger
Elektromagnet – Teilchenbeschleuniger

 

 

Zu den Materialien, aus denen sich Elektromagnete herstellen lassen, zählen:

  • Kupfer (Spulenmaterial)
  • Eisen (Kernmaterial)

 

 


Elektromagnet – Verwendung | Verwendungszwecke


Wir unterscheiden die Verwendung von Elektromagneten hinsichtlich eines Fehlens oder Vorhandenseins eines Eisenkerns.

 


Elektromagneten ohne Eisenkern


  • Induktor für Induktionsöfen

sowie

  • Supraleitende Magneten in Kernfusionsreaktoren

sowie

  • Bittermagnet

sowie

  • Magnete mit ungekühlten Magnetspulen für einmalige Versuche.

sowie

  • Elektromagnete mit Helmholtz-Spulen, Fanselau-Spulen oder Braunbek-Spulen

 


Elektromagneten mit Eisenkern


  • Türöffner-Magnete

sowie

  • Magnete in Türgongs

sowie

  • Magnetkupplungen an Bremsen

sowie

  • Zug– und Schubmagnete

sowie

  • Magnete zur Weichenstellung im Bahnverkehr.

sowie

  • Hubmagneten

 

 



wie gehts weiter
Wie geht's weiter?

Nachdem du nun einen Überblick hast, erklären wir dir im kommenden Kurstext einfach und unkompliziert, wie das Magnetfeld eines von Strom durchflossenen Leiters aussieht.

 

Trainingsbereich

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