Magnetkreis

Magnetkreis, auch magnetischer Kreislauf, bezeichnet in der Technischen Physik den geschlossenen Weg, entlang dem der magnetische Fluss Φ fließt. Er wird durch Materialien mit hoher magnetischer Permeabilität gebildet und kann Luftspalte enthalten, um das Flussverhalten gezielt zu beeinflussen. Die Quelle des Flusses kann ein Permanentmagnet, eine Spule oder beides sein. Ziel eines Magnetkreises ist es, den Fluss effizient zu leiten, Verluste zu minimieren und das magnetische Feld planbar zu gestalten.

Grundlagen bilden das Ampèresche Gesetz und die Reluktanztheorie. Die magnetomotorische Kraft F = NI erzeugt den Verlauf des Feldes H entlang der Kreistroute. In einem einfachen, linearen Modell gilt Φ = F / Rm, wobei Rm die Reluktanz des Kreises ist. Der Reluktanzwert ergibt sich zu Rm = l / (μ A) mit l der Weglänge, A der Querschnittsfläche und μ der absolute Permeabilität μ = μ0 μr. In realen Systemen ist μ_r materialabhängig und nicht eindeutig konstant; Sättigungseffekte und Luftspalte erhöhen die Reluktanz.

Materialien und Bauform spielen eine zentrale Rolle. Weichmagnetische Werkstoffe, laminierte Bleche und sorgfältig gestaltete Luftspalte reduzieren Verluste durch Wirbelströme und ermöglichen eine präzise Steuerung des Flusses. Fringes- und Sättigungseffekte werden bei der Auslegung berücksichtigt.

Anwendungen finden sich in Transformatoren, Motoren, Generatoren, Relais, Sensoren und Magnetventilen. Der Magnetkreis dient dort als Steuerglied, um Flusspfade, Feldstärken und Kopplungen effizient zu gestalten.