Der Elektromagnet
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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)
