Wie kann man die Pole eines Elektromagneten vertauschen

Alle kennen das Phänomen des Magnetismus. Doch wie genau kommt er zustande? Elektromagnete spielen dabei eine Sonderrolle. Warum sie sich abstoßen und anziehen, erfahren Sie hier.

Magnete sind aus unserer Welt nicht wegzudenken.

• Jeder Magnet sendet ein sogenanntes magnetisches Feld aus. Dieses Feld ist räumlich unbegrenzt, das heißt, es dehnt sich, ähnlich wie das Gravitationsfeld, unendlich weit aus. Die Stärke des Magnetfeldes nimmt dabei aber sehr schnell mit der Entfernung ab, sodass ein weit entfernter Magnet keinen messbaren Effekt mehr aufweist.
• Jeder Magnet hat einen Nord- und einen Südpol, egal wie klein er ist. Man kann also einen Permanentmagneten beliebig oft in der Mitte durchschneiden und wird immer Magnete mit einem Nord- und einem Südpol erhalten. Zwei gleichnamige Pole werden sich dabei abstoßen, während zwei ungleichnamige Pole sich anziehen werden.
• Streut man Eisenpulver auf ein Blatt Papier und hält einen Magneten darunter, so zeichnen sich klar definierte Linien ab. Diese Linien nennt man auch Feldlinien. Diese Linien haben keinen Endpunkt, sondern verlaufen in geschlossenen Bahnen. Sie treten am Nordpol des Magneten aus und am Südpol wieder ein. Je dichter die Feldlinien aneinanderliegen, desto stärker ist das Magnetfeld. Auch Elektromagnete zeigen dieses Verhalten.

• Jedes Magnetfeld, auch jenes in Permanentmagneten, wird durch sich bewegende elektrische Ladungen verursacht. Da elektrischer Strom nichts weiter ist als sich bewegende, negative geladene Elektronen, hat jedes Kabel, durch das Strom fließt, ein Magnetfeld.
• Das Magnetfeld ist dabei senkrecht zum Kabel. Die Richtung des Magnetfeldes, und damit der Plus- und Minuspol, lässt sich dabei mit der Rechten-Hand-Regel bestimmen. Machen Sie dazu mit der rechten Hand eine Faust und spreizen Sie den Daumen nach oben ab. Wenn Ihr Daumen zum Minuspol zeigt, so zeigen Ihre Finger Ihnen die Richtung der magnetischen Feldlinien an.
• Haben Sie also ein Kabel, das kreisförmig verläuft, dann werden Sie feststellen, dass die Feldlinien in einer Art Torus um die Kabelschlinge herum verlaufen. Bei Elektromagneten wird dieser Effekt ausgenutzt, indem man ein Kabel zu einer Spule aufrollt - die Feldlinien verlaufen in Längsrichtung um die Spule herum und dann durch sie hindurch. Damit erhält auch die Spule zwei Pole und kann andere Magnete anziehen oder abstoßen.
• Die Pole lassen sich dabei leicht vertauschen, indem man den elektrischen Plus- und Minuspol miteinander vertauscht - wie Sie mit der Rechten-Hand-Regel leicht feststellen können, verlaufen die Feldlinien jetzt in die andere Richtung.

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Elektromagnete die eine rotative Bewegung ausführen, werden als Drehmagnete bezeichnet.

Bei Drehmagneten ist die einfachwirkende Ausführung am meisten verbreitet.

Ist eine Rückstellbewegung erforderlich, so wird über einen passenden Federkäfig eine Rückstellfeder adaptiert.

Grundsätzlich ist analog zu den Hubmagneten eine Ausführung als Umkehrdrehmagnet mit 2 gegeneinander arbeitenden Drehmagneten realisierbar.

Die Abbildung links zeigt einen Ausschnitt des Magnetfeldes H eines vom Strom I durchflossenen Leiters. In der Mitte ist der Verlauf der Feldlinien gezeigt, wenn der Leiter zu einer Schleife gebogen wird.

Werden viele Leiterschleifen (Windungen) um einen ferromagnetischen Kern gewickelt (rechte Seite) und an den Leiter eine Spannung U angelegt, so fließt ein Strom I und ein Magnetfeld H entsteht, welches durch den ferromagnetischen Kern und die große Zahl von Windungen vielfach stärker ist als das Magnetfeld der einzelnen Leiterschleife.

Dieser Aufbau entspricht einem klassischen Elektromagneten.

Die Form des Magnetfeldes ist jedoch ähnlich der Leiterschleife und der eines stabförmigen Permanentmagneten identisch.

Der Übersicht halber wurden die Feldlinien bei der Spule rechts nur angedeutet. Sie sind viel dichter als bei der einzelnen Leiterschleife und verlaufen vom Nordpol (hier die Unterseite der Spule) zum Südpol (hier die Oberseite der Spule), um sich im Innenraum des Elektromagneten wieder zu schließen. Nord- und Südpol können durch Vertauschen der Pole der Spannungsquelle und damit durch Umkehren der Stromrichtung umgepolt werden.

Kann man nur bei einem Elektromagneten die Pole wechseln oder geht das auch bei einem Dauermagneten?

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Topnutzer im Thema Physik

Das geht bei jedem Dauermagneten. Dazu braucht man Magneten nur oberhalb der Curie-Temperatur erhitzen, denn hier verlieren sich alle ferromagnetischen Eigenschaften. Damit sie beim Abkühlen nicht in den Ursprungszustand zurückfallen, muss man dies in einem Magnetfeld tun. dadurch werden die Weiss-Bezirke in die gewünschte Richtung geprägt.

Die Curie-Temperatur ist Materialabhängig und deshalb in Tabellenwerken nachzulesen.

Das kann man auch bei einem Dauermagneten, wenn man diesen (eventuell stark) erwärmt und in einem zu der vorherigen Richtung entgegen gesetzten Magnetfeld abkühlen lässt.

Die Lehrer denken sich aber auch die seltsamsten Fragen aus, die überhaupt nix mit der Realität, der Praxis zu tun haben. Keine Firma kommt je auf die Idee einen Dauermagneten umpolen zu wollen.
Wie man sieht sind diese Schulheinis fernab dem realen Leben. Viel interessanter wäre dochsie würden fragen, Wo werden Dauermagneten eingesetzt und wie stark sind deren magnetische Kräfte. Auch über deren Kosten sollte befunden werden. Das ist auch so einegute Sache aneiner sozialistischen Bildung, sie ist nicht so abstrakt, viel konkreter, besonders im Fach Polytechnik., wo Theorie und Praxis miteinander verknüpft wurden und werden. (Kuba, Nordkorea)

Ja geht.

Du kannst mit einem stärkeren Magneten die Polung verändern. Der Effekt danach ist aber schwächer als davor und beide Magneten verlieren auf dauer ihre Wirkung und gehen somit kaputt.

Topnutzer im Thema Physik

Das geht im Prinzip nur mit Elektromagneten. Sonst bräuchte man gigantische "Gegenmagnete" zur Umpolung.

Aufgabe

Pole eines Elektromagneten

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

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Man zeichnet sich zunächst die technische Stromrichtung ein (technischer Strom vom Pluspol zum Minuspol).

Dann ermittelt man mit Hilfe der Rechten-Faust-Regel die Richtung des Magnetfeldes im Eisenkern:

Das Magnetfeld, welches von der linken stromdurchflossenen Windung im Eisenkern hervorgerufen wird, ist nach links gerichtet.

Das Magnetfeld, welches von der rechten stromdurchflossenen Windung im Eisenkern hervorgerufen wird, ist nach links gerichtet.

Auf der linken Seite des Elektromagneten laufen die Feldlinien aus dem Eisenkern heraus, auf der rechten Seite des Elektromagneten laufen die Feldlinien in den Eisenkern hinein. Somit ist links der Nordpol und rechts der Südpol des Elektromagneten (vgl. Feldlinienverlauf bei einem Stabmagneten).

Magnetfeld einer Zylinderspule