Elektromagnete

Was ist ein Elektromagnet?

Elektromagnete sind schaltbare Magnete, deren Haftkraft durch Anlegen einer Gleichspannung zu- und abgeschaltet werden kann. Das entstehende Magnetfeld resultiert durch die bewegten Ladungen des Stroms im Leiter.  Die sich entwickelnden magnetischen Kräfte eines stromdurchflossenen Leiters erkannte als erstes der Physiker Hans Christian Oersted.

Die Bauform ist meistens ein Stahltopf, in dem  sich zentrisch ein Zapfen aus ferromagnetischem Stoff findet, der von lackiertem Kupferdraht umwickelt ist, wird auch als Spule bezeichnet.

Wird eine Spannung angelegt bildet sich um den Kupferdraht ein elektromagnetisches Feld, das durch Stahltopf und Stahlkern seine Magnetkraft auf die Haftfläche der offenen Topffläche lenkt.

Es entwickelt sich ein Magnetfeld mit einem Pol jeweils auf der Ringfläche und dem Zapfen.

Von Zapfen zur Ringfläche bildet sich bogenförmig das resultierende elektromagnetische Feld aus. Wie in der Skizze rechts beispielhaft zu sehen.

Im Bild zu sehen ist ein typischer Elektromagnet von Magna-C.
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Die maximal resultierende Haftkraft wird in erster Linie durch die Bauform der Spule definiert. Hierfür gibt es mehrere Größen die für das ausgehende Magnetfeld H wichtig sind:

Länge der Spule: L
Radius der Spule: R
Strom in der Spule: I
Zahl der Windungen der Spule: n

Um eine Berechnung des resultierenden Magnetfelds vorzunehmen braucht man die folgende Formel:

Anhand dieser Formel kann die benötigte Dimensionierung einer Spule berechnet werden.

Die Stärke des Magnetfelds H und die daraus resultierende Haftkraft kann ebenfalls durch die angelegte Spannung definiert werden. Durch eine Verminderung der angelegten Spannung, verringert sich auch die Haftkraft.