78 16.2 Die verrückte Kompassnadel Elektromagnete Nicht nur ferromagnetische Stoffe erzeugen ein Magnetfeld, sondern auch der elektrische Strom. Diese Technik steckt in vielen Alltagsanwendungen. Nimm eine Flachbatterie (4,5 V), ein Kabel und einen Kompass (B 16.16 a). Was passiert nun mit der Kompass-Nadel, wenn du die Pole der Batterie mit dem Kabel verbindest (b)? Lass den Strom nur einige Male kurz fließen, sonst wird die Batterie unnötig geleert! Was kannst du aus dem Experiment schließen? Wickle einen möglichst dicken Kupferdraht um einen Eisennagel und schließe die Enden an eine Flachbatterie an (B 16.17). Nun kannst du kleine Metallobjekte anziehen. Wie funktioniert das? Vergleiche: Was könnte dieser Effekt mit A8 zu tun haben? Löse nach dem Experiment den Draht von einem Pol, um die Batterie nicht unnötig zu leeren. Tüüüüüt! Wie funktioniert eine Autohupe? Wie funktioniert eine Klingel? Und wie funktioniert der Türöffner bei einer Gegensprechanlage? Das Gerät unten sieht nach Science-Fiction aus. Es ist aber ein medizinisches Gerät mit dem komplizierten Namen Magnetresonanztomograph. Wofür braucht man das und was befindet sich im Inneren? Recherchiere dazu im Internet. A 8 B 16.16 Was passiert im Fall b mit der Kompassnadel? B 16.17 Warum wird der unmagnetische Nagel plötzlich magnetisch? A 9 A 10 A 11 B 16.18 Ein Magnetresonanztomograph Um 1820 machte der dänische Physiker Christian Ørsted eine zufällige Entdeckung, die die wissenschaftliche Welt in Aufruhr versetzte. Er entdeckte, dass Elektrizität und Magnetismus irgendwie zusammenhängen. Ørsted bemerkte, dass eine Magnetnadel durch elektrischen Strom abgelenkt wird ( A8 ). Warum ist das so? Immer dann, wenn Strom fließt, entsteht auch ein Magnetfeld um den Leiter. Dieses Magnetfeld beeinflusst die ebenfalls magnetische Kompassnadel und lenkt sie ab. B 16.19 a) Das Magnetfeld um einen elektrischen Leiter; b) Bestimmung der Magnetfeldrichtung mit der rechten Hand In B 16.19 a siehst du, auf welche Weise Magnetnadeln vom elektrischen Strom abgelenkt werden. Wenn die Stromstärke groß genug ist, kann man das Magnetfeld wieder durch Eisenfeilspäne sichtbar machen. Die Richtung der dabei entstehenden magnetischen Feldlinien kannst du mit Kompassnadeln bestimmen. Deren Nordpol zeigt immer in Richtung des Magnetfeldes (vergleiche mit B 16.6 a, S. 75). Wenn du keine Magnetnadeln hast, kannst du die Richtung des Magnetfeldes mit der rechten Hand bestimmen (B 16.19 b). Du musst dazu den Daumen in die technische Stromrichtung halten, also von plus zu minus (siehe dazu A1 S. 74 und Lösungsteil). Die gekrümmten Finger zeigen dann die Richtung des Magnetfeldes an, in unserem Beispiel gegen den Uhrzeigersinn rund um den Leiter. Das Magnetfeld eines geraden Drahtes ist allerdings schwach. Du kannst es aber sehr verstärken, wenn du den Draht zu einer Spule aufrollst, weil jede Windung ein Magnetfeld erzeugt. 1000 Windungen erzeugen daher ein 1000mal so großes Magnetfeld. Eine stromdurchflossene Spule nennt man einen Elektromagneten ( A9 ). Du kannst seine Wirkung durch einen Eisenkern noch einmal sehr verstärken (B 16.20). Stromrichtung a N S N S Stromrichtung b ohne Eisenkern mit Eisenkern B 16.20 Elektromagnet ohne und mit Eisenkern Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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