Die magischen Anziehungskräfte von bestimmten Gegenständen sorgten schon im Altertum für Faszination. Dass man mithilfe des Magnetismus ganze Fahrzeuge antreiben kann, konnte sich damals sicher noch niemand vorstellen.
Was ein Magnet ist, weißt du bestimmt. Das ist ein Körper, der andere Körper mit ähnlichen magnetischen Eigenschaften anzieht. Im Alltag werden Magneten meistens dazu benutzt, um Notizen oder Fotos, z. B. am Kühlschrank, zu befestigen.
Jeder Magnet hat, genau wie die Erde auch, zwei verschiedene Pole, einen Nord- und einen Südpol. Hier ist die magnetische Kraft am stärksten. Nähern sich zwei Magnete mit ihren gleichen Polen, stoßen sie sich ab. Zwei unterschiedliche Pole ziehen sich hingegen an.
Das Magnetfeld
Der Wirkungsbereich um einen Magneten nennt man „magnetisches Feld“. Auch die Erde besitzt so ein magnetisches Feld. Der Zeiger eines Kompasses zum Beispiel ist auch ein Magnet und richtet sich nach dem Magnetfeld der Erde, das von Norden nach Süden verläuft, aus. Daher kann er uns die Himmelsrichtungen anzeigen.
Die Struktur solch eines Magnetfeldes kann durch so genannte Feldlinien sichtbar gemacht werden. Sie veranschaulichen die Richtung des magnetischen Flusses. Je dichter die Feldlinien zueinander sind, desto stärker ist das magnetische Feld. Du kannst auch selbst ganz einfach ein Magnetfeld sichtbar machen: Nehme dazu einen Magneten, ein Blatt Papier und Eisenfeilspäne. Eisen ist ein magnetisches Metall. Frag am besten dein/e Physiklehrer/in um Hilfe. Streue die Eisenfeilspäne auf das Blatt Papier und halte den Magneten unter das Blatt. Jetzt sollten sich die Eisenfeilspäne entsprechend ausrichten und die Richtung des magnetischen Flusses sichtbar machen. Die Feldlinien treten in der Regel am Nordpol aus und verlaufen bogenförmig zum Südpol.
Strom wirkt anziehend
Nicht nur Metalle wie Eisen, Nickel und Kobalt sind magnetisch. Magnetismus kann auch durch elektrischen Strom erzeugt werden. Das nennt man dann Elektromagnetismus. In der Umgebung eines von Strom durchflossenen Leiters bildet sich also auch ein Magnetfeld. Dieses Phänomen entdeckte der dänische Physiker Hans Christian Ørsted 1820. Sein Nachname (Abkürzung Oe) wurde daher auch zur Maßeinheit für die Stärke von Magnetfeldern. Umso höher die Stromstärke ist, desto stärker ist auch das Magnetfeld. Die magnetischen Feldlinien verlaufen kreisförmig um den elektrischen Leiter herum.
Der Elektromagnet ist eine besondere Form des Magneten. Er besteht aus einem Eisenkern und aus einer so genannten Spule. Das ist einfach betrachtet nichts weiter als aufgewickelter Draht, der Strom leiten kann. In der Spule bildet sich bei Stromfluss das magnetische Feld. Im Magnetfeld läd sich der Eisenkern magnetisch auf und kann dann andere magnetische Gegenstände anziehen. Dieses Phänomen spielt auch im Elektromotor eine Rolle.
Elektromagnetismus in der Praxis
Elektromagneten finden aber auch in einigen anderen Gegenständen Verwendung. Nehmen wir zum Beispiel eine elektrische Klingel, die vielleicht auch in deiner Schule für das Pausenzeichen verantwortlich ist. Sie ist aus einem metallischen Hohlkörper zur Verstärkung des Klingelgeräusches, der Glocke, sowie aus einem Hammer zur Anregung der Schwingung aufgebaut. Dieser Hammer ist an einen Stromkreis angeschlossen, der wiederum mit einem Elektromagneten verbunden ist. Schließt man den Stromkreis, zum Beispiel durch Betätigung eines Schalters, bildet sich um den Elektromagneten ein Magnetfeld, sodass der Eisenkern im Innern magnetisch aufgeladen wird. Der Elektromagnet und der Hammer der Klingel ziehen sich gegenseitig an, wodurch der Hammer die Glocke berührt und diese zum schwingen bringt. In dem Moment, wenn der Hammer vom Elektromagneten angezogen wird, unterbricht auf der anderen Seite die Verbindung zum Stromkreis. Es fließt kein Strom mehr und das Magnetfeld des Elektromagneten löst sich wieder auf. Der Hammer wird nicht mehr angezogen und federt zurück. Dadurch wird der Stromkreis wieder geschlossen. Dieser Vorgang wiederholt sich, solange der Schalter geschlossen bleibt. Durch das hin- und her schwingen des Hammers in kurzen Abständen wird ein durchgehendes Klingeln erzeugt.
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Stand: Januar 2011