Elektromagnet

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Ein Elektromagnet besteht aus einer Spule, um die sich bei Stromdurchfluß ein magnetisches Feld bildet. Für kommerzielle Anwendungen wird in die Spule ein Eisenkern eingesetzt, der das Magnetfeld verstärkt.

Die Verstärkung des Magnetfeldes durch ferromagnetische Materialien funktioniert nur bis zu deren Sättigungspunkt, der bei etwa 1 bis 2 Tesla liegt. Sehr starke Elektromagnete, wie sie in Teilchenbeschleunigern gebraucht werden, werden daher ohne Eisenkern jedoch mit supraleitenden Materialien und entsprechenden Kühlaggregaten gebaut.

Inhaltsverzeichnis

Wirkprinzip

Ein stromdurchflossener Leiter bildet ein Magnetfeld um sich aus.

Die Richtung der magnetischen Feldlinien lässt sich mit der 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 (siehe [1]).

Durch gleichsinnige Wicklung des Leiters zur Spule konzentriert sich das über dem Leiter verteilte Magnetfeld, das sich in Achsrichtung der Wicklung ausbildet.

Anwendungen

Für eine elektromagnetische Spule der Länge l und der Windungszahl n, durch die ein Strom I fließt, berechnet sich die magnetische Feldstärke H zu

<math>

H = I \cdot \frac{n}{l} </math>

bzw. die magnetische Flussdichte B zu
<math>

B = \mu_{0} \cdot \mu_{r} \cdot I \cdot \frac{n}{l}. </math>

Darin ist <math>\mu_{0}</math> die magnetische Feldkonstante und <math>\mu_{r}</math> die Permeabilität des von der Spule umschlossenen Raumes.
<math>

\mu_{0} = 4 \cdot \pi \cdot 10^{-7} \frac{\mathrm{H}}{\mathrm{m}}. </math>

In Vakuum bzw. in Luft ist die relative Permeabilität <math>\mu_{r} = 1 </math>, in ferromagnetischen Materialien liegt ihr Wert zwischen 4 und 15 000 bis zum Erreichen des spezifischen Sättigungspunktes.

Siehe auch


Hinweis

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.