Der Elektromagnet

Der Elektromagnet
Eine Spule mit Weicheisenkern
nennt man Elektromagnet.
S
N
Eisenkern:
+
S S
NN
+
S
N
Der Elektromagnet
Das Magnetfeld der Spule wird durch den Weicheisenkern
erheblich verstärkt.
Im Magnetfeld der Spule werden wird der Kern durch magnetische
Influenz zu einem Stabmagneten, dessen Feld mit der Spule
gleichgerichtet ist.
Die Überlagerung der beiden Magnetfelder von Spule und
Eisenkern bewirkt ein insgesamt stärkeres Magnetfeld.
Der Elektromagnet
Vorteile gegenüber Permanentmagneten:
• Nach Bedarf ein- und ausschaltbar
• Enorm große Kraftwirkungen erreichbar
• Stärke des Magnetfeldes regulierbar  Tragkraft kann
den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden.
• Elektromagnete können in gewünschter Größe und Stärke
gebaut werden.
Der Elektromagnet
Wir erhalten einen Elektromagneten mit besonders großer
Tragkraft, wenn wir auf den beiden Schenkeln eines U-Kerns
je eine Spule anbringen und die beiden Spulen so an eine
Elektrizitätsquelle anschließen, dass sie in der gleichen
Richtung von Gleichstrom durchflossen werden. Dann
entsteht an dem einen Schenkelende ein magnetischer
Nordpol, am anderen ein Südpol.
Ein auf beiden Schenkelenden aufgelegtes Joch aus Weicheisen
wird mit so großer Kraft angezogen, dass daran sogar ein
Körper mit großer Gewichtskraft angebracht werden kann.
Der Elektromagnet
Das Magnetfeld und damit die
Tragkraft dieses Magneten ist
besonders stark, weil die
magnetischen Feldlinien bzw.
das Magnetfeld (fast)
vollständig im geschlossenen
Weicheisen gebündelt werden
kann.
So wird die bestmögliche
Magnetisierung des Eisens
erreicht.
Der Elektromagnet
Anwendungsbeispiele?
Der Elektromagnet
Anwendungsbeispiele?
• Magnetkran (Schrott- und Lastenheber)
Der Elektromagnet
Anwendungsbeispiele?
Der Elektromagnet
Anwendungsbeispiele?
• Elektrische Klingel
Klingelschaltung:
Klingelschaltung:
Stromkreis geschlossen
 Elektromagnet eingeschaltet
Klingelschaltung:
Stromkreis unterbrochen
 Elektromagnet ausgeschaltet
Klingelschaltung:
Stromkreis geschlossen
 Elektromagnet eingeschaltet
Klingelschaltung:
Stromkreis unterbrochen
 Elektromagnet ausgeschaltet
Klingelschaltung:
Stromkreis geschlossen
 Elektromagnet eingeschaltet
Klingelschaltung:
Klingelschaltung:
eingeschaltet
geschlossen
wird angezogen
unterbrochen
federt zurück
ausgeschaltet
losgelassen/ geöffnet wird.
Der Elektromagnet
Anwendungsbeispiele?
• Relais (stromgeregelter Schalter)
Skizze einer Relais-Schaltung:
Steuerstromkreis
Arbeitsstromkreis
Funktionsweise eines Relais
Ein Relais ist ein Schalter, der nicht von Hand, sondern mit
Hilfe eines Elektromagneten betätigt wird.
Es besteht aus zwei getrennten Stromkreisen, dem
Steuerstromkreis und dem Arbeitsstromkreis.
Funktionsweise eines Relais
Wird der Steuerstromkreis über einen Schalter geschlossen,
dann zieht der Elektromagnet den Schalter im Arbeitskreis an
und der zweite Stromkreis ist ebenfalls geschlossen.
Wird der Schalter im Steuerstromkreis wieder geöffnet, lässt
auch der Elektromagnet den anderen Schalter los und der
Arbeitsstromkreis ist unterbrochen.
Funktionsweise eines Relais
Ein Relais bietet somit die Möglichkeit, mit kleinen Spannungen
Stromkreise mit hohen Spannungen und Strömen zu steuern.
Anwendungen
In elektrischen Maschinen und Geräten, z.B. als Schutzrelais
zum Abschalten bei falschen Betriebswerten. Auch:
Sicherungsautomaten in Haushalten statt Schmelzsicherungen,
die den Stromkreis unterbrechen, wenn die Stromstärke zu
hoch ist (z.B. bei einem Kurzschluss).
Möglichkeit, hohe Ströme zu schalten ohne Gefahr, z.B. beim
Auto (hohe Stromstärke für Anlasser!), da keine elektrische
Verbindung zwischen den Stromkreisen besteht.
Früher: Möglichkeit, Stromkreise über lange Stecken intakt zu
halten, z.B. Bahnsignale (Problem: Kilometerweite Entfernung
zwischen Bahnhöfen, sodass im Stromkreis nur ein so geringer
Strom floss, der nicht ausreichend war).
Der Elektromagnet
Anwendungsbeispiele:
• Magnetkran (Schrott- und Lastenheber)
• Elektrische Klingel
• Relais-Schaltung (stromgergelter Schalter)