Physik 8 · Elektrizitätslehre

Elektromagnet

Fließt Strom durch eine Spule, entsteht ein Magnetfeld wie bei einem Stabmagneten. Es hat einen Nordpol und einen Südpol, und es verschwindet, wenn der Strom aufhört. Mit einem Eisenkern in der Spule wird das Feld viel stärker. Hier hält der Elektromagnet einen Eisenanker mit Massestücken. Du findest heraus, wovon seine Haltekraft F_H abhängt.

So gehst du vor

1Wähle Kern, Windungszahl N und Stromstärke I.
2Tippe „Anker ansetzen“ oder tippe auf den Anker. Der Anker allein wiegt 20 g.
3Erhöhe die Last Schritt für Schritt, bis der Anker abfällt. Am Ende zählt die zuletzt gehaltene Last.
4Übernimm den Wert in die Tabelle. Nimm Last weg, setze neu an und miss mit einer anderen Einstellung weiter.

Gehalten

– g

Abgefallen bei

– g

Die Haftung hängt davon ab, wie gut der Anker aufliegt. Deshalb streut die größte Last von Versuch zu Versuch etwas.

Kern

Windungszahl N

Stromstärke I

1,00 A

Last m mit Anker

20 g

A Größte Last und Stromstärke

Halte Kern und Windungszahl fest und miss für mindestens fünf Stromstärken.

Nr.	Stromstärke I in A	größte Last m in g

B Größte Last und Windungszahl

Halte Kern und Stromstärke fest und ändere nur die Windungszahl.

Nr.	Windungszahl N	größte Last m in g

Aufträge

Stelle N = 1200 und I = 3 A ein. Bestimme die größte Last ohne Kern, mit Aluminium und mit Weicheisen. Was bewirkt der Kern?
Wähle Weicheisen und N = 800. Fülle Tabelle A für fünf Stromstärken. Wie ändert sich die Last, wenn du die Stromstärke verdoppelst? Vergleiche kleine und große Stromstärken.
Fülle Tabelle B bei I = 1 A. Miss dann mit N = 400 und I = 3 A sowie mit N = 1200 und I = 1 A. Was fällt dir auf?
Berechne für eine gehaltene Last von 640 g die Haltekraft F_H = m · g.
Magnetisiere nacheinander Weicheisen und Stahl mit N = 1200 und I = 3 A und setze den Anker an. Öffne dann den Stromkreis. Was passiert? Welchen Kern nimmst du für einen Kran auf dem Schrottplatz?
Polt man die Spannung um, dreht sich die Kompassnadel. Was bedeutet das für die Pole der Spule? Warum hält der Magnet den Anker trotzdem genauso gut?
Magnetisiere den Stahlkern stark, öffne den Stromkreis, pole um und schließe bei kleinem Strom. Regle den Strom langsam hoch. Warum fällt ein Anker dabei ab, obwohl der Strom größer wird?
Wähle Kern X. Finde mit deinen Messungen heraus, aus welchem Stoff er besteht. Löse erst danach auf.

Das Feld selbst untersuchst du auf der Seite Magnetfeld mit Kompassnadeln.