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Magnetfeld von elektrischen Strömen

Fein gewickelte Spule

In der technischen Anwendung bestehen Spulen oft aus sehr vielen (mehrere Hundert bis Tausend) und sehr dichten Wicklungen. Im Längsschnitt einer solchen Spule sind die einzelnen Drähte nur bei sehr genauem Hinsehen noch zu unterscheiden. Der Querschnitt sieht eher aus, wie zwei parallele Linien. Diese werden von einer Gesamtstromstärke gleichen Betrages aber unterschiedlicher Richtung durchflossen.

Die folgenden Abbildungen zeigen den Vergleich zwischen den Spulenfeldern einer grob und einer fein gewickelten Spule. Bei der groben Spule sind noch die konzentrischen Feldlinien in unmittelbarer Nähe der Drähte zu erkennen.

Abb.1

Grob gewicklete Spule

Abb.2

Fein gewicklete Spule

Wir wollen folgende Besonderheiten des Spulenmagnetfelds festhalten:

  • Das Magnetfeld ist in der Mitte der Spule (d.h. entlang ihrer Längsachse) nahezu homogen.
  • Das Magnetfeld ähnelt außerhalb der Spule dem eines Stabmagneten. Aus diesem Grund wird dem Magnetfeld einer Spule oft ein Nord- und ein Südpol wie beim Stabmagneten zugeordnet.
  • Das Feld ist im Inneren der Spule sehr viel stärker als außen.

Die Spule stellt also einen elektrischen Magneten oder Elektromagneten dar. Die Vorteile der Spule gegenüber einem Permanentmagneten (z.B. Stabmagnet) sind folgende:

Durch entsprechendes Regeln des elektrischen Stroms lässt sich das Magnetfeld des Elektromagneten

  • beliebig ein- und ausschalten,
  • umpolen
  • und in der Stärke beliebig variieren.

Der Zusammenhang zwischen Stromstärke und Magnetfeldstärke der Spule wird im nächsten Abschnitt genauer behandelt.

Abb.3

Elektromagnet. Ist die Spule ausgeschaltet, zeigt der Kompass in Richtung des Erdmagnetfelds. Ist die Spule eingeschaltet, zeigt der Kompass in Richtung des stärkeren Spulenmagnetfelds.

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