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Magnetfeld von elektrischen Strömen

Das Magnetfeld einer Spule

Wickelt man einen Draht nicht nur einmal in Kreisform, wie bei der Leiterschleife, sondern mehrmals hintereinander in Zylinderform, so erhält man eine Spule. Im Gegensatz zum geraden Draht ist die Spulenform von sehr großem technischen Nutzen. Sie begegnet uns unter anderem als Elektromagnet und in elektrischen Motoren und Generatoren (Fahrradtrafo). Das magnetische Feld einer stromdurchflossenen, zylinderförmigen Spule werden wir jetzt genauer betrachten.

Experiment:

In eine grob gewickelte Spule ist entlang des Längsschnittes durch Ihren Mittelpunkt eine Plexiglasscheibe eingelassen. Auf die Plexiglasscheibe können Eisenfeilspäne gestreut werden, die sich bei Stromfluss in Richtung der Feldlinien des magnetischen Feldes anordnen. Man erhält folgendes Bild.

Abb.1

Spulenquerschnitt mit Eisenfeilspänen

Auch dieses Feldbild können wir durch die Superposition der Felder der einzelnen Drahtstücke verstehen.

Arbeitsauftrag

Stellen Sie sich den Längsschnitt durch die Spulenmitte einer Zylinderspule vor. In der Schnittebene sind dann mehrere Querschnitte durch die Drahtwicklung zu sehen, die in zwei parallelen Linien angeordnet sind. Bei der einen Reihe zeigt die Stromrichtung der Drähte in die Ebene hinein und bei der anderen Reihe aus der Ebene heraus. Diese Anordnung lässt sich mit dem Feldapplet konstruieren.

Zu beachten ist auch hier wieder, dass die Simulation mit geraden Drähten rechnet. Dies genügt uns jedoch für eine qualitative Betrachtung des Magnetfelds.

Konstruieren Sie den Querschnitt durch eine Spule aus zwei parallelen Reihen von Drähten unterschiedlicher Stromrichtung. Betrachten Sie das Magnetfeld und vergleichen Sie es mit Ihrer Vorhersage aus der vorhergehenden Aufgabe (Leiterschleife).

Abb.2
JPAKMA-Projekt "Magnetfeld um einen geraden Leiter"

Abb.3
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