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ElektromagnetEin Elektromagnet besteht aus einer Spule, in der sich bei Stromdurchfluß ein magnetisches Feld bildet. In der Spule befindet sich meist ein offener Eisenkern, der das Magnetfeld führt und verstärkt. Die Erfindung des Elektromagneten gelang dem Engländer William Sturgeon im Jahre 1826. Die Verstärkung des Magnetfeldes durch ferromagnetische Materialien funktioniert nur bis zu deren Sättigungs-Flussdichte, die bei etwa 1 bis 2 Tesla liegt. Sehr starke Elektromagnete müssen daher ohne Kernmaterial hergestellt werden. Weiteres empfehlenswertes Fachwissen
WirkprinzipEin stromdurchflossener Leiter bildet ein Magnetfeld um sich aus (Ørsted 1820). Die Richtung der magnetischen Feldlinien einer einzelnen Windung der Spule lässt sich mit der Korkenzieherregel (auch Rechte-Hand-Regel) bestimmen: Wird der Leiter so von der Hand umfasst gedacht, dass der abgespreizte Daumen in die Richtung vom Plus- zum Minuspol (technische Stromrichtung) zeigt, dann zeigen die Finger die Richtung der Feldlinien des Magnetfeldes an. Die Felder der einzelnen Windungen summieren sich zu einem den Wicklungsquerschnitt umlaufenden Gesamtfeld. Die Feldlinien verlaufen ebenso wie bei einer einzelnen Windung (alle Stromrichtungen der Windungen sind gleichsinnig!) und verlassen den Eisenkern - dort bildet sich der magnetische Nordpol. Alle Feldlinien treten am magnetischen Südpol wieder in den Eisenkern ein. Soll Arbeit verrichtet werden, muss der Magnetfeldkreis ferromagnetisch und inhomogen sein, d.h. eine Unterbrechung enthalten. Eisenteile des Magnetkreises bestehen aus einem Joch (feststehender Teil) und beweglichen Teilen wie Zuganker, Klappanker oder zu transportierenden Eisenteilen (Magnetkran). TheorieFür eine elektromagnetische Spule der Länge l {Maßeinheit: m (Meter)} und der Windungszahl n {ohne Maßeinheit}, durch die ein Strom I {Maßeinheit: A (Ampère)} fließt, berechnet sich die magnetische Feldstärke H {Einheit: A/m} zu bzw. die magnetische Flussdichte B {Maßeinheit: T (Tesla)} zu
Darin ist μ0 die magnetische Feldkonstante und μr die Permeabilität des von der Spule umschlossenen Raumes.
In Vakuum bzw. in Luft ist die relative Permeabilität μr = 1, in ferromagnetischen Materialien liegt ihr Wert zwischen 4 und 15.000 bis zum Erreichen der materialabhängigen magnetischen Sättigung. Mit Gleichspannung betriebene Zug- und Haltemagnete besitzen eine stark nichtlineare Kraft-Weg-Kennlinie. Ursache ist die mit der Verringerung des Luftspaltes ansteigende magnetische Flussdichte. Die zu Beginn des Anziehens geringe Kraft macht sie ungeeignet für Einsatzfälle, die sofort eine große Kraft benötigen. Ein Ausweg ist eine überhöhte Spannung als Anzughilfe.
Eigenschaften von Elektromagneten
Anwendungen1. Spule mit ferromagnetischem Kern (meist aus Eisen)
2. Spule ohne ferromagnetisches Kernmaterial
Siehe auch: Liste elektronischer Bauteile |
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Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Elektromagnet aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. |