Elektromagnete - das Abstoßen und Anziehen verständlich erklärt

Abstoßen und Anziehen - Wirkungsweise eines Magneten

• 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.

Funktionsweise der Elektromagnete

• 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.