Magnet im Generator - seine Funktion einfach erklärt

Strom und Magnetismus - eine enge Verwandtschaft

• Dass es einen engen Zusammenhang zwischen elektrischem Strom und magnetischen Erscheinungen gibt, entdeckte bereits 1829 der dänische Physiker Hans Christian Oersted. Er zeigte, dass der Strom in einem Kabel eine Kompassnadel ablenkte.
• Tatsächlich erzeugt jeder elektrische Strom und jede bewegte Ladung (Strom ist nämlich nichts anderes) ein Magnetfeld. Elektromagnetismus beruht auf diesem Phänomen, aber auch bei sog. Permanentmagneten kreiseln und schwirren kleine Ladungen, oft die Elektronen als Verbund im Material, herum.
• Und jeder Elektromotor besitzt einen Magneten, der für die Bewegung der stromdurchflossenen Teile sorgt.

Strom erzeugen durch Induktion - so geht's

• Das Prinzip "Strom erzeugt Magnetfeld" lässt sich allerdings auch umkehren.
• Bewegt man einen Magneten auf ein Kabel  oder eine Spule zu, kann man einen kurzen und heftigen Spannungspuls im Kabel nachweisen, beispielsweise durch einen angeschlossenen Spannungsmesser.
• Sorgt man dafür, dass die Bewegung des Magneten periodisch ist, er sich also beispielsweise in einer Spule dreht, so erzeugt das veränderliche Magnetfeld in der Spule einen Wechselstrom.
• Aber: Gleichstrom lässt sich mit diesem Prinzip nicht erzeugen. Dies ist nur chemisch möglich.

Magnet im Generator - so funktioniert's

Generatoren stehen heute in jedem Elektrizitätswerk als leistungsfähige Quellen für elektrische Energie.

• Doch schon jeder Fahrraddynamo ist solch ein Generator im Kleinformat. Dabei dreht das (von Ihnen angetriebene) Rädchen einen kleinen Magneten im Inneren des zylinderförmigen Dynamos.
• Um diesen Magneten herum befindet sich ein elektrischer Leiter (sprich: Kabel), der - um die Ausbeute zu erhöhen - als Spule aufgewickelt ist. Diese Spule ist mit einer äußeren Klemme und dem Gehäuse des Dynamos verbunden.
• Durch das veränderliche Magnetfeld (sowohl die Größe als auch die Richtung der Pole ändern sich beim Drehen) wird in die Spule eine elektrische Spannung induziert (siehe oben), die man an der Klemme dann für das Fahrradlämpchen abgreifen kann.
• Je schneller man dreht, desto effektiver ist die Stromerzeugung: Die Lampe brennt heller.
• Auch ein Generator funktioniert nach diesem Prinzip. Allerdings ist bei den meisten der Platz von Spule und Magnet vertauscht: Eine Spule dreht sich in einem Magnetfeld. Durch die Umdrehung "sieht" die Spule wechselnde Größen und Polungen des Magneten, es entsteht die bekannte Wechselspannung.
• Allerdings benutzt man beim Generator keine permanenten Magneten (die für Schauexperimente sehr anschaulich arbeiten), sondern es wird ein (großer) Eisenkern mit (kleiner) Spule verwendet. Beide zusammen arbeiten als effektiver Elektromagnet. Ein Teil des erzeugten Stroms wird dabei zur Regulierung des Magnetfelds benutzt, eine Idee, die übrigens auf Werner von Siemens im Jahr 1866 zurückgeht.