Physik · Klasse 3–4 · aktualisiert
Elektromagnet: So schaltest du Magnetkraft ein und aus
Entdecke, wie Strom eine Spule magnetisch macht und wie du ihre Wirkung steuerst.
0 von 10 Aufgaben gelöst
Kurz gesagt
Ein Elektromagnet wirkt, wenn Strom durch seine Drahtschleifen fließt. Dann kann er Eisen anziehen. Ein Eisenstück in der Mitte verstärkt die Wirkung. Schaltest du den Strom aus, lässt sie stark nach; ein kleiner Rest kann bleiben.
Wie kannst du einen Magneten ein- und ausschalten? Ein Elektromagnet macht das möglich. Er enthält Draht, der zu einer Spule gewickelt ist. Fließt Strom, wirkt die Spule wie ein Magnet. Ein Eisenstück in der Mitte kann die Wirkung verstärken.
Deine Lernziele
Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Mela das Ziel für dich ab.
3 Abschnitte
Fließt Strom durch einen Draht, entsteht um ihn ein Magnetfeld. Das ist der unsichtbare Bereich, in dem eine Magnetkraft wirken kann. Dieses Feld kann eine Kompassnadel drehen. Die Nadel ist selbst ein kleiner, drehbarer Magnet. Hans Christian Ørsted zeigte diese Wirkung im Jahr 1820. Bei einem geraden Draht ist sie im Schulversuch oft schwach.
Eine Spule ist Draht mit mehreren Schleifen. Jede Schleife erzeugt bei Stromfluss ein Magnetfeld. Im Inneren verstärken sich die Felder. Mehr Schleifen helfen bei gleicher Spulengröße und gleich viel Strom. Auch mehr Strom kann das Feld verstärken.
Beispiel: Kompass neben einem Draht
- 1Eine Lehrkraft legt einen geraden Draht knapp über eine Kompassnadel. Beide zeigen zuerst in dieselbe Richtung.
- 2Sie nutzt eine Batterie mit höchstens 9 V. Sie begrenzt den Strom, damit der Draht nicht heiß wird.
- 3Sie verbindet den Draht nur kurz. Fließt genug Strom, dreht sich die Nadel.
- 4Die Drehung zeigt das zusätzliche Magnetfeld an.
Definition
Windung
Eine Windung ist eine vollständige Drahtschleife der Spule.
Merke: Viele Windungen helfen zusammen: Ihre Magnetfelder verstärken sich im Inneren der Spule.
Teste dich
Eine Spule wirkt auch ohne Eisenstück als Elektromagnet. Ein Eisenstück in ihrer Mitte heißt Eisenkern. Es verstärkt das Magnetfeld. Im Eisen gibt es winzige magnetische Bereiche. Stell sie dir wie kleine Magnete vor. Zuerst zeigen sie in verschiedene Richtungen. Ihre Wirkungen gleichen sich weitgehend aus. Das Spulenfeld richtet viele ähnlich aus.
Nicht jedes Metall wird angezogen. Kupfer leitet Strom. Das bedeutet: Strom kann durch Kupfer fließen. Kupfer wird aber nicht wie Eisen stark magnetisch. Eine Kupferklammer haftet deshalb nicht wie eine Eisenklammer. Strom leiten und magnetisch angezogen werden sind verschiedene Eigenschaften.
Definition
Ferromagnetischer Stoff
Eisen kann selbst stark magnetisch werden. Man sagt: Es lässt sich magnetisieren. Der Fachbegriff für solche Stoffe ist ferromagnetisch. Auch Nickel und Kobalt gehören dazu.
Beispiel
- 1Ein noch nicht magnetisierter Eisennagel hebt allein keine Büroklammer an.
- 2In einer passenden Spule mit Strom wird er magnetisiert.
- 3Der Elektromagnet kann nun eine leichte Büroklammer aus Eisen anheben.
Teste dich
Für einen gut abschaltbaren Elektromagneten nimmt man Weicheisen als Kern. Dieses Eisen behält nach dem Ausschalten wenig Magnetismus. Ein kleiner Rest kann bleiben.
Bei Stromfluss erzeugt die Spule ein Magnetfeld. Der Kern verstärkt es. Nach dem Ausschalten verschwindet das Spulenfeld. Die Wirkung des Weicheisens lässt weitgehend nach. Ein Dauermagnet braucht dagegen keinen Strom. Manche elektrische Klingeln bewegen ihren Klöppel mit einem Elektromagneten.
Beispiel
- 1Auf einem Schrottplatz hebt ein großer Elektromagnet Gegenstände aus Eisen an.
- 2Während Strom durch seine Spule fließt, hält er die Last fest.
- 3Am Ziel wird der Strom ausgeschaltet.
- 4Die magnetische Wirkung lässt nach, und die Last kann abgelegt werden.
Beispiel: So gehst du vor
- 1Strom an: Die Spule erzeugt ein Magnetfeld, und der Eisenkern verstärkt es.
- 2Strom aus: Das Spulenfeld verschwindet. Beim Weicheisenkern lässt die Magnetwirkung weitgehend nach.
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Alles auf einen Blick
Elektromagnet Grundschule
Strom und Draht
Fließt Strom, entsteht um den Draht ein Magnetfeld
Spule
Viele Drahtschleifen verstärken die magnetische Wirkung
Eisenkern
Das Eisenstück in der Spule macht die Wirkung stärker
Steuerung
Ohne Strom verschwindet das Spulenfeld; ein kleiner Rest im Eisen kann bleiben
Anwendung
Ein Hebemagnet kann Eisen anheben und wieder ablegen
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Warum schlägt eine elektrische Klingel an?
- 1In der Klingel sitzt eine Drahtspule mit Eisenkern und ein beweglicher Klöppel.
- 2Bei Stromfluss entsteht ein Magnetfeld. Der Eisenkern verstärkt es.
- 3Der magnetische Kern zieht den Klöppel an. So kann er die Glocke treffen.
- 4Wird der Strom unterbrochen, lässt die magnetische Wirkung weitgehend nach.
Fehler finden
Warum löst sich die Eisenklammer? In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 3Nach dem Ausschalten verschwindet das Spulenfeld. Nur eine geringe Restwirkung des Weicheisens kann bleiben.
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
Ein gerader Draht erzeugt bei Stromfluss ein . Wird der Draht zu vielen gewickelt, verstärken sich die Felder im Inneren. So entsteht eine mit stärkerer magnetischer Wirkung.
Karteikasten
Erst selbst überlegen, dann umdrehen.
Übung mit Feedback