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Elektromagnete – Aufbau und Funktion 06:15 min

Textversion des Videos

Transkript Elektromagnete – Aufbau und Funktion

Hallo und Willkommen! Heute möchte ich dir eine ganz besondere Art von Magnet vorstellen, den Elektromagneten. Wie der Name schon andeutet, hat er etwas mit elektrischem Strom zu tun. Hierüber solltest du dich im Vorfeld bereits informiert haben. Ich werde dir am Anfang des Videos erklären, wie man mit einfachen Mitteln einen Elektromagneten aufbauen kann.

Danach überlegen wir uns, wo eigentlich die Unterschiede zu einem herkömmlichen Permanentmagneten liegen und warum ein Elektromagnet ein paar große Vorteile bietet. Zum Schluss zeige ich dir, wo es im Alltag überall Elektromagnete gibt, und du wirst staunen, wo man die überall findet!

Bau eines Elektromagneten

Für den Bau eines einfachen Elektromagneten brauchen wir eigentlich nur zwei Dinge: Ein Stück Draht und eine Energiequelle. Als Energiequelle kann man z.B. eine Batterie nehmen, oder nutzt externe Spannungsquellen, wie ein regelbares Spannungsgerät.Die Spannung der Batterie sorgt für einen elektrischen Strom, der durch unseren angeschlossenen Draht fließt. Wie du ja vielleicht weißt, können elektrische Ströme magnetische Wirkungen zeigen, und so zum Beispiel Kompassnadeln ausrichten.

Die magnetische Wirkung des Drahtes hängt unter anderem vom Strom ab. Es gibt aber noch eine andere Möglichkeit, um die magnetische Kraft zu erhöhen: Man wickelt den Draht auf. So einen aufgewickelten Draht nennt man eine Spule. Und so eine Spule erzeugt eine sehr viel größere magnetische Wirkung als ein einzelner, gerader Draht.

Verstärken der magnetischen Wirkung

Die magnetische Wirkung einer kleinen stromdurchflossenen Spule kann sogar groß genug sein, um Nägel oder Büroklammern anzuziehen. Damit haben wir auch schon einen Magneten, der mit Hilfe von elektrischem Strom funktioniert, also einen Elektromagneten! Man kann die magnetische Wirkung von Elektromagneten sogar noch weiter verstärken, indem man den Draht der Spule um ein Stück Eisen wickelt. So ein Eisenkern macht unseren Elektromagneten viel stärker, so dass er schwerere Gegenstände anziehen kann.

Unterschied zum Permanentmagneten

Aber welche Vorteile hat nun einen Elektromagnet, wenn man auch einen Permanentmagneten nehmen kann? Zum Einen zeigt unser Elektromagnet nur eine magnetische Wirkung, so lange ein elektrischer Strom fließt. Fließt kein Strom, so hört die magnetische Wirkung auf. Das ist bei einem Permanentmagneten nicht möglich!

Die magnetischen Pole

Genauso wie ein Permanentmagnet hat auch ein Elektromagnet magnetische Pole. Also einen Nord- und einen Südpol. Wo sich diese Pole befinden, hängt allerdings von der Richtung ab, in die der Strom durch die Spule fließt. Wenn man also den Anschluss der Spule an den elektrischen Plus- und Minuspol der Batterie umdreht, so vertauschen sich auch Nord- und Südpol bei der Spule. Auch das ist bei einem Permanentmagneten nicht möglich!

Elektromagnete haben aber auch Nachteile. So benötigt der Elektromagnet permanent elektrische Energie, denn es muss immer ein Strom durch die Spule fließen. Ein Permanentmagnet hingegen ist magnetisch, ohne dass ständig Energie zugeführt werden muss!

Anwendungsbeispiele

Lass mich dir jetzt noch ein paar Anwendungsbeispiele für den Gebrauch von Elektromagneten geben. Das beste Beispiel liefert ein Lastenkran auf einem Autoschrottplatz. Dieser muss kaputte Autos von einer Stelle zu einer anderen transportieren, und dazu benutzt er einen Elektromagneten.

Da Autokarosserien aus Metall sind, werden sie vom Elektromagneten angezogen und der Kran hält das Auto. Nachdem der Kran das Wrack dann umher transportiert hat, kann er den Strom des Elektromagneten einfach abstellen, und das Auto fällt an den gewünschten Ort.

Als zweites findet man in vielen elektrischen Türklingeln kleine Elektromagnete. Die Klingel besteht aus einer Glocke und einem metallischen Schlägel. Unter dem Schlägel ist ein kleiner Elektromagnet befestigt, bei dem der Strom abwechselnd an und ab gestellt wird. Ist der Strom eingeschaltet, so zieht der Elektromagnet den Schlägel an. Dieser schlägt gegen die Glocke und es erklingt ein Ton. Wird der Strom ausgeschaltet, so begibt sich der Schlägel wieder in seine Ausgangsposition. Wenn dieser Vorgang schnell hintereinander geschieht, dann ertönt das bekannte Klingelgeräusch!

Zusammenfassung zu Elektromagneten

Dann wollen wir jetzt noch einmal zusammenfassen, was wir gerade gelernt haben: Für einen Elektromagneten brauchen wir eine Spule und eine Energiequelle. Also einen aufgewickelten Draht und zum Beispiel eine Batterie. Sie haben zwei sehr große Vorteile gegenüber Permanentmagenten.

Man kann die magnetische Wirkung ausschalten, indem man den Strom abstellt, und man kann die magnetischen Pole umkehren, indem man die Richtung des elektrischen Stroms umkehrt. Das macht Elektromagnete sehr vielseitig anwendbar, zum Beispiel in Lastenkränen und sogar in Türklingeln! Bau dir einfach mal selbst so einen Elektromagneten. Die Einzelteile dafür kannst du leicht beschaffen. Viel Spaß!

13 Kommentare
  1. Sehr gute Videos. Da können auch Erwachsene, die sich schon lange mit dem Thema beschäftigt haben, alles noch mal nachvollziehen.

    Von Lernfoerderung Aachen, vor 8 Monaten
  2. Gute Beispiele☺️

    Von Zozkanlar, vor 10 Monaten
  3. sehr gute Erklärung

    Von Maria Martha S., vor 10 Monaten
  4. @Fynn Tjark Josh.J J
    achte auf die elektrischen Pole der Spannungsquelle, dann erkennst du es.

    Von Karsten Schedemann, vor fast 2 Jahren
  5. Wieso ist bei der Bonusaufgabe das erste Bild auch richtig da ist ja Süden oben und Norden unten

    Von FJT J., vor fast 2 Jahren
  1. danke kules wideo fersteh das aber nich

    Von Christopher S., vor mehr als 3 Jahren
  2. @Andrea Heckmann

    Ein Kurzschluss liegt vor, wenn es keinen Widerstand im Stromkreis gibt, oder dieser sehr klein ist. Also wenn man einem einfachen Draht oder Kabel die Pole der Batterie verbindet.

    Jedoch ist das Kupferkabel beim Elektromagneten zu einer Spule gewickelt. Diese Spule bewirkt einen Wechselstromwiderstand namens Impedanz. Dieser ist groß genug um den Kurzschluss zu verhindern.

    Was Impedanz genau ist, ist Lerninhalt der Oberstufe im Gymnasium.

    Von Karsten Schedemann, vor fast 4 Jahren
  3. Betreff: Video Physik/Magnetismus/Elektromagneten
    Wenn der Draht, der die Spannungsquelle mit dem Elektro-magneten verbindet, danach wieder zur Spannungsquelle zurück geführt wird, um den Stromkreis zu schliessen, ergibt das dann nicht einen Kurzschluss? Oder habe ich da etwas falsch verstanden?
    Liebe Grüsse Jessica H.

    Von Andrea Heckman, vor fast 4 Jahren
  4. buena bobo

    Von Ottenjann, vor fast 4 Jahren
  5. Gut gemacht.

    Von Klaus 11, vor etwa 4 Jahren
  6. danke wenn ich Physik lernen muss dann schau ich mir immer eure Videos an!! :)

    Von Kathrinmy, vor mehr als 4 Jahren
  7. Sehr gut erklärt....War eine gute Wiederholung für mich :D

    Von Ines 7, vor fast 5 Jahren
  8. cool half mir sehr

    Von Ma Elsner, vor fast 5 Jahren
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Elektromagnete – Aufbau und Funktion Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Elektromagnete – Aufbau und Funktion kannst du es wiederholen und üben.

  • Beschrifte den Aufbau des Elektromagneten.

    Tipps

    Eine Spule ist ein aufgewickelter (Kupfer-)Draht.

    Lösung

    Um zu verstehen, was in einem Elektromagneten passiert, ist es wichtig zu wissen, woraus er besteht.

    In der Spule liegt ein Eisenkern. Durch die Spule fließt ein Strom, welcher von der Gleichspannungsquelle ausgeht.

    Der durch die Spule fließende Strom erzeugt ein elektrisches Feld, welches zu einer Magnetisierung des Eisenkerns führt.

  • Bestimme, worin Elektromagnete enthalten sind.

    Tipps

    Ein Kühlschrankmagnet ist immer magnetisch.

    Der Lastenkrahn kann Metallschrott oder Autowracks anheben und fallen lassen.

    Lösung

    Hier geht es darum, was für Magnete denn überhaupt in welchen Gegenständen drin stecken. Manche davon kennst du ja sicher schon aus deinem Alltag.

    Der Kühlschrankmagnet ist ein Permanentmagnet, unter anderem da er auch ohne Stromzufuhr immer magnetisch ist. Genauso ist der Kompass ebenfalls eine Art Permanentmagnet, er ist ein magnetisiertes Stück Eisen.

    Der Lastenkrahn und die Klingel dagegen verwenden Elektromagnete, um z.B. Metallschrot anzuheben oder den Schlägel anzuziehen und zurückschnellen zu lassen, indem sie ihre Elektromagnete abschalten.

  • Ordne die Eigenschaften den Magnettypen zu.

    Tipps

    Überlege dir, welche Eigenschaften mit Strom betriebene Geräte allgemein haben.

    Lösung

    Wann immer du mal einen Elektro- oder Permanentmagneten verwenden möchtest, musst du wissen, welche Eigenschaften sie haben.

    Permanentmagnete kennst du ja bereits. Sie sind, wie der Name schon sagt, permanent magnetisch. Ihre Polung ist im allgemeinen fest und lässt sich nur sehr schwer umpolen.

    Der Elektromagnet dagegen wird mit Gleichstrom betrieben. Wie alle Elektrogeräte lassen sie sich abschalten. Bei Gleichstrom ist es zudem möglich, die Polung zu ändern. Dies ändert dem Induktionsgesetz nach auch die Richtung des Magnetfelds.

  • Gib die physikalisch korrekten Aufbauten an.

    Tipps

    Eine Kompassnadel ist ein magnetisiertes Stück Eisen. Du kannst sie also wie einen Stabmagneten betrachten.

    Du kannst die elektrische Polung der Spule wie eine Magnetfeldpolung betrachten.

    Du kannst also sagen: Da, wo der elektrische Pluspol ist, ist der magnetische Nordpol und umgekehrt.

    Wie richtet sich nun eine Kompassnadel in einem Magnetfeld aus?

    Lösung

    In welche Richtung richtet sich das Magnetfeld nun aus, wenn du eine bestimmte Stromflussrichtung wählst? Um vorherzusehen, welche Auswirkungen dein Magnetfeld auf ein Objekt hat, musst du es dir vorher in der Theorie überlegen.

    Man kann sich den Stromfluss der Spule wie ein fremdes Magnetfeld vorstellen, das in der Kompassnadel eine Magnetisierung induziert. Dabei wäre dann z.B. der elektrische Pluspol gleich dem magnetischen Nordpol und umgekehrt.

    Ist also der Pluspol + oben, so zeigt die Kompassnadel mit der Südseite nach oben. Ist der Minuspol - oben, so zeigt die Kompassnadel mit der Nordseite nach oben.

  • Sortiere die Elektromagnete ihrer Effektivität nach ansteigend.

    Tipps

    Eine Spule hat mehr Windungen als ein Draht und damit eine größere Oberfläche.

    Lösung

    Falls du mal einen Elektromagneten bauen willst, geht das nur, wenn du weißt, wie ein Elektromagnet aussehen muss, damit er auch ein starkes Magnetfeld erzeugt.

    Völlig ohne Stromkreis fließt auch kein Strom und somit entsteht kein Magnetfeld.

    Der Draht erzeugt das schwächste Magnetfeld.

    Eine Spule ist ein gewickelter Draht und erzeugt durch die größere Oberfläche ein größeres Magnetfeld.

    Der Eisenkern verstärkt diese Wirkung, da er durch die Spule magnetisiert wird und ebenfalls ein Magnetfeld bildet.

  • Erkläre, wie eine elektrische Klingel funktioniert.

    Tipps

    Die Klingel klingelt, indem ein Schlägel an eine Glocke schlägt.

    Wird ein Schalter geschlossen, heißt das, dass Strom fließt. Ist er offen, fließt kein Strom.

    Lösung

    In einer Schulhofklingel steckt ein Elektromagnet. Aber auch in vielen anderen Alltagsgeräten stecken Elektromagnete. Daher ist es doch sicher spannend zu wissen, wie sie funktionieren.

    Der Schalter schaltet den Elektromagneten schnell ein und aus. Dadurch zieht er den Schlägel immer wieder an und lässt ihn los. Da dieser beim Anziehen an eine Glocke schlägt, klingelt es.