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Elektromagnete

Elektromagnete sind Bauteile, in denen ein starkes Magnetfeld durch einen elektrischen Strom hervorgerufen wird. Elektromagnete bestehen aus einer oder mehreren Spulen. Fließt in der Spule ein elektrischer Strom, dann entsteht um den Leiter ein Magnetfeld. In einer Spule ist der Leitungsdraht in sehr vielen Windungen übereinander gewickelt. Jede einzelne Wicklungsschleife wirkt wie ein kreisförmiger Leiter. Die Einzelfelder der Wicklungsschleifen überlagern sich zu einem intensiven Gesamtfeld. Häufig befindet sich in der Spule ein Eisenkern, durch den das Magnetfeld zusätzlich verstärkt wird. Auf diese Weise erzeugen Elektromagnete im Regelfall wesentlich größere magnetische Feldstärken als Dauermagneten.

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Elektromagnete sind Bauteile, in denen ein Magnetfeld durch einen elektrischen Strom hervorgerufen wird. Elektromagnete bestehen aus einer oder mehreren Spulen. Fließt in der Spule ein elektrischer Strom, dann entsteht um den Leiter ein Magnetfeld. In einer Spule ist der Leitungsdraht in sehr vielen Windungen übereinander gewickelt. Jede einzelne Wicklungsschleife wirkt wie ein kreisförmiger Leiter. Die Einzelfelder der Wicklungsschleifen überlagern sich zu einem intensiven Gesamtfeld. Häufig befindet sich in der Spule ein Eisenkern, durch den das Magnetfeld zusätzlich verstärkt wird. Auf diese Weise erzeugen Elektromagnete größere Feldstärken als Dauermagneten.

  • Feldlinienbild um eine stromdurchflossene Spule. Eine solche stromdurchflossene Spule ist ein Elektromagnet.

Technische Anwendungen von Elektromagneten

Alle größeren Generatoren und Elektromotoren sind zur Magnetfelderzeugung mit Elektromagneten versehen. Auch in der Lichtmaschine des Autos befindet sich ein Elektromagnet. Elektromagnete finden weiterhin als Lasthebemagnete und zur Werkstofftrennung - etwa in der Müllsortierung - Anwendung. Dabei nutzt man aus, dass Elektromagneten auch größere Metallgegenstände merklich anziehen, während beispielsweise Kunststoffe keiner derartigen Kraftwirkung unterliegen. Weitere Anwendungen für Elektromagnete sind verschiedene Relais, die Klingel, Transformatoren oder Lautsprecher. Elektromagnete sind ein wesentlicher Bestandteil von elektrischen Schwingkreisen.

  • Stromdurchflossene Spule: Körper aus ferromagnetischen Stoffen werden angezogen.

    Patrik Vogt, Landau

Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Elektromagnete." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/elektromagnete (Abgerufen: 19. May 2025, 12:10 UTC)

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Lorentz-Kraft

Auf alle geladenen Teilchen oder Körper, die sich in einem magnetischen Feld nicht parallel zu den magnetischen Feldlinien bewegen, wirkt eine Kraft. Diese Kraft bezeichnet man nach dem niederländischen Physiker HENDRIK LORENTZ (1853-1928), der sie gegen Ende des 19. Jahrhunderts näher untersucht hat, als LORENTZ-Kraft.
Berechnungen zur LORENTZ-Kraft sind mitunter recht kompliziert, weil diese Kraft als vektorielle Größe sowohl von der Bewegungsrichtung und dem Betrag der Teilchengeschwindigkeit als auch von der Stärke und Richtung des Magnetfeldes abhängt. Allgemein gilt:
F → = Q ⋅ ( v → × B → )
Für den Sonderfall, dass Bewegungsrichtung und magnetische Feldlinien senkrecht zueinander stehen, kann man den Betrag der LORENTZ-Kraft relativ einfach experimentell untersuchen und berechnen.

Selbstinduktion und Induktivität

Eine stromdurchflossene Spule wird von einem Magnetfeld durchsetzt und ist auch von diesem Feld umgeben. Bei konstanter Stromstärke ist dieses Feld zeitlich konstant. Verändert sich die Stromstärke, so verändert sich auch die Stärke des Magnetfeldes, das von der Spule umschlossen wird. Damit wird nach dem Induktionsgesetz in der felderzeugenden Spule selbst eine Spannung induziert. Diese Erscheinung wird als Selbstinduktion, die entstehende Spannung als Selbstinduktionsspannung bezeichnet. Der Bau der Spule, der für den Betrag der Induktionsspannung eine erhebliche Rolle spielt, wird durch die Größe Induktivität charakterisiert.

Hans Christian Oersted

* 14.08.1777 in Rudkoebing
† 09.03.1851 in Kopenhagen

Er war ein dänischer Physiker und Chemiker und war als Professor für Physik in Kopenhagen tätig. Im Jahre 1820 entdeckte er die magnetische Wirkung elektrischer Ströme und damit den Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus.

Stoffe im Magnetfeld

Alle Stoffe werden durch magnetische Felder beeinflusst. Umgekehrt gilt auch: Alle Stoffe beeinflussen magnetische Felder. Diese Beeinflussung ist aber sehr unterschiedlich. Während sogenannte diamagnetische Stoffe (z.B. Wasser, Gold, Glas) und paramagnetische Stoffe (z.B. Aluminium, Platin, Luft) kaum zu einer Veränderung magnetischer Felder führen, bewirken ferromagnetische Stoffe (z.B. Eisen, Cobalt, Nickel) eine zum Teil erhebliche Verstärkung und Bündelung eines Magnetfeldes. Darüber hinaus lassen sich ferromagnetische Stoffe selbst magnetisieren. Dabei wird zwischen magnetisch weichen und magnetische harten Stoffen differenziert. Diese Unterscheidung ist vor allem im Hinblick auf Anwendungen von großer Bedeutung.

Wissenstest, Magnetische Felder

Dauer- und Elektromagnete werden in vielen Bereichen der Technik genutzt. Im Magnetfeld der Erde können wir uns mithilfe eines Kompasses orientieren. die Beschreibung von magnetischen Feldern kann, wie bei elektrischen Feldern, mit dem Modell Feldlinienbild oder mit Feldgrößen erfolgen.

Im Test können Sie prüfen, wie fundiert Ihre Kenntnisse über magnetische Felder sind. 

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