Elektromagneten

Schau mal! Ein Haufen Schrott wird mit einem Magneten in die Luft gehoben. Und nun – fallen gelassen. Aber warte mal! Ein Magnet kann nicht an- und ausgeschaltet werden, oder doch?

Hmmm. Da gehen dicke Kabel zum Riesenmagneten... Wie hängt das wohl zusammen? Hat Magnetismus etwas mit Elektrizität zu tun? Lass uns eine Hypothese aufstellen: Wir vermuten, dass Elektrizität eine Wirkung auf Magneten hat.

Folgen wir Kim nun zum Labor, um dort Versuche zu machen. Hier haben wir: Eine Glühlampe, ein paar Batterien, einige Drähte und – einen Kompass. Das war´s jetzt haben wir einen Schaltkreis. Da die Glühlampe brennt, wissen wir, dass ein elektrischer Strom durch den Schaltkreis fließt. Lass uns nun sehen, ob der Strom etwas Magnetisches beeinflussen kann.

Bring den Kompass her! Ein Kompass – das ist ein kleiner Magnet, der sich frei bewegen kann. Was wird wohl passieren, wenn Kim den Kompass näher an den Stromleiter rückt? Die Kompassnadel ändert ihre Richtung! Und jetzt unterbrich den Schaltkreis mal, Kim!

Ja, jetzt zeigt die Kompassnadel wieder nach Norden. Und wenn der Strom wieder fließt... ... ändert die Nadel auch wieder ihre Richtung. Unsere Vermutung, die Hypothese scheint zu stimmen. Elektrizität und Magnetismus hängen zusammen. Jetzt beweg den Kompass mal auf die andere Seite des Stromleiters.

Die Kompassnadel dreht sich und zeigt in die umgekehrte Richtung! Normalerweise richtet sich ein Kompass am Magnetfeld aus, das die Erde umgibt, und zwar zwischen den Nord- und Südpolen. Aber hier, um den Leiter herum, erzeugt der elektrische Strom ein Magnetfeld, das kreisförmig um den Leiter liegt. Deshalb dreht sich die Nadel herum, wenn der Kompass auf die andere Seite des Leiters gestellt wird. Je weiter entfernt der Leiter, desto wird schwächer das Magnetfeld.

Was denkst du: Würde das Magnetfeld weiter reichen, wenn wir das Magnetfeld verstärken würden? Wenn Strom ein Magnetfeld erzeugen kann, dann kann mehr Strom das Magnetfeld vielleicht verstärken? Hypothese: Wenn wir die Spannung erhöhen, so dass mehr Strom fließt, dann reicht das Magnetfeld noch weiter weg vom Leiter. Wechsel die Batterie! Zweimal so viel Spannung ergibt zweimal so viel Strom.

Jetzt wiederholen wir den Versuch. Die Nadel bewegt sich nun auch, wenn sie weiter weg vom Leiter ist als vorher. Hypothese bestätigt: Mehr Strom erzeugt ein stärkeres Magnetfeld. Hmmmm. Vielleicht...

Was passiert wohl, ... wenn wir mehrere Leiter nebeneinander aufstellen? Können sich mehrere Magnetfelder gegenseitig verstärken? Wickel den Stromleiter zu einer Spirale, so dass der Strom mehrmals durch dieselbe Stelle fließt. in die gleiche Richtung!

Ja, genau so, mit vielen Kurven, die eine Spule bilden. Nun lass uns messen. Ja! Das Magnetfeld reicht nun noch weiter! Das nennt man einen Elektromagneten.

Das Coole an normalen Magneten – denen, die ohne Elektrizität funktionieren – ist, dass sie ein normales Eisenstück auch magnetisch machen können. Aufgepasst! Der Magnet hält den Eisenstab. Und solange sie dicht beisammen sind, ist der Eisenstab auch magnetisch. Hypothese: Wenn wir den Eisenstab in die Spule legen, dann wird der Eisenstab magnetisch.

So. Ein Eisenstab. Um den Eisenstab herum: Ein Spule aus Kupferdraht, die einen elektrischen Strom leitet. Der Versuch soll zeigen: Wird der Eisenstab magnetisch? Ja, tatsächlich!

Und nun wird es spannend: Ist das Magnetfeld um die Spule dadurch stärker geworden? Wow! Ja, viel stärker. Unterbrich den Schaltkreis bitte. Das ist ein großer Nutzen von Elektromagneten, im Vergleich zu gewöhnlichen Magneten.

Sie können abgeschaltet werden! Elektromagneten nutzt man, um Türen automatisch zu öffnen und schließen... und um Metallgegenstände zu heben und zu senken... Außerdem können Elektromagneten superstark sein.