Elektromagnet

Was ist ein Elektromagnet?

Unter „Elektromagnet“ versteht man einen Magneten, der sein Magnetfeld erst nach Anlegen eines Stromflusses ausbildet. Ohne eine Stromquelle ist er nicht magnetisch, was ihn grundlegend von einem Permanentmagneten unterscheidet. Aufgrund dieser Eigenschaft werden sie für Anwendungen verwendet, bei denen ein flexibles Magnetfeld nötig ist. 

Typische Einsatzzwecke von Elektromagneten sind:

• In Daten- und Aufzeichnungsgeräten
• In der Sensortechnik und Hydraulik
• Als Hebemagnete auf Schrottplätzen
• In Industriebetrieben zum Heben, Separieren, Transportieren
• Als Bauelement in Magnetresonanztomographen (MRT).

Wie funktioniert ein Elektromagnet?

Wenn Strom durch einen magnetischen Leiter fließt, bildet sich um ihm herum ein schwaches Magnetfeld. Dieses grundlegende Prinzip macht sich der Elektromagnet zunutze und wird oft als Experiment in Schulen vorgeführt. 

Man nimmt einen flexiblen Draht und lässt Strom hindurchfließen – um ihn herum bildet sich jetzt ein schwaches Magnetfeld. Wickelt man diesen Draht nun zu einer Spule, wird sich das Magnetfeld konzentrieren und verstärken. Wenn der Spulenkern zusätzlich aus einem ferromagnetischen Werkstoff wie Eisen, Nickel oder Kobalt besteht, erhält man nochmal eine erhebliche Erhöhung der Magnetkraft.
Ein solcher Elektromagnet wurde erstmals 1826 von William Sturgeon erfunden.

Der moderne Elektromagnet besteht in seinem Aufbau aus einer solchen Spule, die um einen ferromagnetischen Stoff gewickelt ist. Die Spule wird in einen Stahltopf verbaut und mit Vergussmasse umschlossen. Der Stahltopf ist ebenfalls magnetisch leitend und leitet die Feldlinien des Magnetfelds auf die freie Haftfläche.
Die Stärke des Magnetfelds und die Haftkraft sind dabei abhängig von der Bauform der Spule und der Stärke der Stromquelle.

Wie sind Elektromagnete aufgebaut? 

Seine magnetische Kraft erhält ein Elektromagnet durch eine Spule, die beim Anlegen einer Gleichspannung ein Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld ist nur leicht magnetisch und die Haftkraft für Anwendungen im industriellen Bereich nicht ausreichend.
Aus diesem Grund wird die Spule (bestehend aus lackiertem Kupferdraht) um einen ferromagnetischen Stoff gewickelt. Dieser Eisenwerkstoff besitzt eine ausgezeichnete magnetische Leitfähigkeit, weshalb die Feldlinien gelenkt werden können und sich eine Verstärkung der Haftkraft einstellt.  

Diese Kombination aus Spule und Zapfen ist zusätzlich von einem Stahltopf mit Vergussmasse umschlossen – so sind Elektromagnete aufgebaut. Dieser Stahltopf ist ebenfalls ein guter magnetischer Leiter und leitet die Magnetkraft zusammen mit dem Eisenzapfen auf die freie Haftfläche. Es entwickelt sich ein Pol jeweils auf der Ringfläche des Stahltops und des mittigen Zapfens.
Das elektromagnetische Feld bildet sich bei Stromzufuhr also bogenförmig von Zapfen zur Ringfläche aus. Dabei ist die Stärke des Magnetfelds und der Haftkraft abhängig von der Bauform der Spule. 

Für mehr Infos und technische Zeichnungen zum Thema Elektromagnete besuchen Sie auch unser Magnetlexikon unter dem Eintrag Elektromagnet.

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