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Elektromagnete sind einfache Geräte, die das Verhalten natürlicher Magnete nachahmen, mit einem wichtigen Unterschied: der Fähigkeit, ihre Magnetfeldstärke aufgrund ihrer elektrisch erzeugten Magnetfelder zu ändern. Wenn Sie eines der vier Grundelemente eines Elektromagneten variieren, können Sie die Feldstärke nach Bedarf einstellen.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die vier Hauptfaktoren, die die Stärke eines Elektromagneten beeinflussen, sind die Schleifenzahl, der Strom, die Drahtgröße und das Vorhandensein eines Eisenkerns.
Anzahl der Schleifen
Ein Elektromagnet besteht aus einer Drahtspule, die um einen Metallkern - normalerweise Eisen - gewickelt und mit einer Batterie verbunden ist. Während sich der elektrische Strom durch die Spulenschleifen bewegt, erzeugt er ein Magnetfeld wie das eines kleinen Stabmagneten. Es hat einen Nordpol auf der einen Seite der Schleife und einen Südpol auf der anderen Seite. Da die Spule aus einem durchgehenden Draht besteht, „stapeln“ sich die Magnetfelder jeder Schleife und erzeugen so etwas wie einen großen Stabmagneten. Eine Möglichkeit, die Stärke des Magnetfelds zu erhöhen oder zu verringern, besteht darin, die Anzahl der Schleifen in der Spule zu ändern. Je mehr Loops Sie hinzufügen, desto stärker wird das Feld. Je mehr Loops Sie entfernen, desto schwächer wird das Feld.
Der Metallkern
Das Metall in der Spule vergrößert das von ihr erzeugte Feld. Wenn Sie den Metallkern gegen ein anderes Metall austauschen, wird der Elektromagnet stärker oder schwächer. Eisenkerne sorgen für sehr starke Felder. Stahlkerne machen schwächere Felder. Neodym-Kerne bilden die stärksten Felder. Wenn Sie den Kern teilweise aus der Spule herausschieben, wird das Feld geschwächt, da sich weniger Metall darin befindet.
Batteriestrom
Durch Ändern der durch den Elektromagneten fließenden Strommenge wird auch das von ihm erzeugte Feld geändert. Je größer der Strom in der Spule ist, desto stärker wird das Magnetfeld. Umgekehrt verringert das Verringern der Batteriespannung den Strom und schwächt das Feld. Diese Tatsache hat jedoch eine Komplikation: Wenn Sie den Strom erhöhen, werden die Magnetdrähte heißer und braten möglicherweise die empfindliche elektrische Isolierung ab, ohne die der Magnet nicht funktionieren kann.
Drahtstärke
Obwohl Metalldrähte sehr effiziente elektrische Leiter sind, haben sie immer noch einen gewissen Widerstand gegen den Stromfluss. Die Verwendung größerer Drahtstärken auf der Spule verringert diesen angeborenen Widerstand. Dies erhöht den Strom und damit das Feld. Die Verwendung kleinerer Messgeräte erhöht den Widerstand, verringert den Strom und schwächt das Feld. Die Verwendung verschiedener Arten von Metalldrähten wirkt sich auch auf die Feldstärke aus, da jedes Metall einen anderen inhärenten Stromwiderstand aufweist.