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UE15 Elektromotor

Magnetische Kräfte und die Entdeckung des Elektro-Magnetismus

Eisen, Nickel und Kobald  werden von Magneten angezogen. Streut man Eisen-Feilspäne auf eine Glasscheibe, die über einem Stabmagnet liegt, kann man den Verlauf der Magnet-Feldlinien erkennen:

Magnetische Kraftwirkung (Quelle: Wikipedia)

Das magnetische Feld übt eine Kraft auf bewegte Ladungen aus, die so genannte Lorentzkraft. Sie wirkt senkrecht zu den Feldlinien des Magnetfeldes sowie senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ladung.  Mit dem Magnetfeld wird dabei keine Energie ausgetauscht – es ist lediglich Vermittler
(Anmerkung: bei solchen Generatoren und Motoren ist dies das Erregerfeld).


Das magnetische Feld übt ferner Kräfte auf Magnete und magnetisierbare Körper (Ferromagnetismus der weichmagnetischen Ferrite und Ferromagnetismus von Metallen wie Eisen) aus. Magnete und gestreckte Probekörper aus magnetisierbaren Materialien richten sich immer längs der Feldlinien beziehungsweise antiparallel zu diesen aus, das heißt, der magnetische Südpol eines Probemagneten richtet sich entlang der Feldlinien zum Nordpol des erzeugenden Feldes aus. Dieser Effekt wird zum Beispiel beim magnetischen Kompass ausgenutzt, bei dem sich die Kompassnadel, ein magnetischer Dipol, nach dem Erdmagnetfeld ausrichtet. Weitere Beispiele sind Zugmagnete, Haltemagnete und Elektromagnete an Magnetkranen.


Da sich ungleichnamige Pole anziehen und gleichnamige abstoßen, sind zwei Magnete bestrebt, ungleichnamige Pole einander zuzuwenden. 

ungleichnamige Pole ziehen sich an

gleichnamige Pole stoßen sich ab

Elektro-Magnetismus

Da Strom nicht zur Verfügung stand, wurde der Elektromagnetismus erst sehr spät entdeckt:

1820:   Der Däne Hans Christian Oerstedt entdeckte einen Zusammenhang zwischen Magnetismus und Elektrizität:

Er schickte elektrischen Strom aus einer Batterie durch einen dünnen Leiterdraht; eine danebenstehende Kompassnadel wurde dabei durch das entstehende ringförmige Magnetfeld abgelenkt.


1820:  Der Franzose Ampère entdeckte bald darauf, dass ein zu einer Spule gewickelter Leiterdraht ein Magnetfeld wie ein Stabmagnet besitzt. Kehrt man die Stromrichtung um, wird auch das Magnetfeld umgepolt.

Die Stärke des Magnetfeldes nimmt mit der Stromstärke und der Wicklungszahl zu.

1820 Arago/ Gay Lussac:


Durch einen Weicheisenkern in der Spule vervielfacht sich die magne-tische Feldstärke, ohne dass die Stromstärke erhöht werden muss.

1825   Sturgeon


Ein ring- oder hufeisenförmiger Eisenkern erzeugt mit Hilfe einer Spulenwicklung ein sehr starkes Magnetfeld.

Am stärksten ist das Magnetfeld zwischen den Polen ausgeprägt.

1831 Faraday:   Elektromotorisches Prinzip


Das Magnetfeld übt Kräfte auf bewegte

Elektronen (Strom im Leiterdraht) aus, wenn ihre Bewegungsrichtung quer zum Magnetfeld erfolgt: Die Leiterschaukel wird ausgelenkt.


Fließt der Strom im Leiterdraht in die andere Richtung, so wird auch der Leiterdraht in die andere Richtung abgelenkt

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