Das Magnetfeld von Spulen

Eine Spule verstärkt das Magnetfeld eines einzelnen Leiters. Bei einer einzelnen Wicklung zeigen die Magnetfeldlinien an der Vorderseite aus der Fläche heraus (Nordpol) und an der Rückseite in die Fläche hinein (Südpol). Bei einer flachen Spule mit mehreren Wicklungen überlagern sich die Magnetfelder der einzelnen Windungen, was zu einer Verstärkung des Gesamtmagnetfeldes führt.

Definition: Eine stromführende Spule ist ein Elektromagnet mit Nord- und Südpol, der an- und ausgeschaltet werden kann.

Highlight: Je höher die Stromstärke und je mehr Wicklungen eine Spule hat, desto stärker ist das erzeugte Magnetfeld.

Das Magnetfeld einer Spule kann durch Einführen eines Eisenkerns weiter verstärkt werden. Die Elementarmagnete im Eisenkern richten sich im homogenen Magnetfeld im Inneren der Spule aus, was zu einer deutlichen Verstärkung des Magnetfeldes führt.

Vocabulary: Homogenes Magnetfeld - Ein Magnetfeld mit gleichmäßiger Stärke und Richtung im betrachteten Bereich.

Oersteds Entdeckung und die Rechte-Faust-Regel

Oersted entdeckte 1820 zufällig, dass ein stromdurchflossener Leiter ein Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld ist kreisförmig um den Leiter angeordnet. Die Richtung des Magnetfeldes lässt sich mit der Rechte-Faust-Regel Magnetfeld bestimmen: Zeigt der Daumen in Stromrichtung, geben die gekrümmten Finger die Richtung der Magnetfeldlinien an.

Highlight: Die Rechte-Faust-Regel ist ein wichtiges Hilfsmittel zur Bestimmung der Magnetfeldrichtung um einen stromdurchflossenen Leiter.

Example: Wenn man sich einen stromdurchflossenen Draht vorstellt und die rechte Faust so um den Draht legt, dass der Daumen in Stromrichtung zeigt, geben die gekrümmten Finger die Richtung des kreisförmigen Magnetfeldes an.

Vocabulary: Stromdurchflossener Leiter - Ein elektrischer Leiter, durch den ein Strom fließt.

Elektromagnetische Induktion: Erzeugung von Spannung durch Bewegung

Elektromagnetische Induktion beschreibt die Erzeugung einer elektrischen Spannung durch die relative Bewegung zwischen einem Leiter und einem Magnetfeld. Dieses Prinzip ist grundlegend für die Funktionsweise von Generatoren und Transformatoren.

Definition: Elektromagnetische Induktion ist der Prozess, bei dem eine Spannung in einem Leiter induziert wird, wenn sich dieser relativ zu einem Magnetfeld bewegt oder sich das Magnetfeld ändert.

Wenn ein Leiter senkrecht zu den Magnetfeldlinien bewegt wird, entsteht eine Induktionsspannung. Diese kann mit einem Voltmeter gemessen werden.

Highlight: Die Stärke der induzierten Spannung hängt von der Geschwindigkeit der Bewegung, der Stärke des Magnetfelds und der Länge des Leiters ab.

Example: Wenn man eine Kupferspule schnell in das Magnetfeld eines starken Permanentmagneten bewegt, kann man an den Enden der Spule eine Spannung messen.

Die elektromagnetische Induktion ist ein reversibles Phänomen: Ebenso wie Bewegung in einem Magnetfeld Spannung erzeugt, kann eine angelegte Spannung zu Bewegung in einem Magnetfeld führen - das Prinzip des Elektromotors.