elektromagneten

Ein Elektromagnet ist ein Magnet, dessen Feld durch elektrischen Strom erzeugt wird. Typisch besteht er aus einer Drahtspule, die um einen weichen Eisenkern gewickelt ist. Fließt Strom, entsteht ein Magnetfeld; wird der Strom unterbrochen, verschwindet das Feld weitgehend. Die Feldstärke hängt von Strom, Anzahl der Windungen und dem Kernmaterial ab.

Aufbau und Funktionsweise: Die Spule erzeugt das Feld, das durch den Kern verstärkt wird. Die Größe H ist proportional zu Strom I und zur Windungszahl N; die Flussdichte B hängt zusätzlich vom Material ab. Ein weicher Eisenkern erhöht die Feldstärke und ermöglicht größere Kräfte. Bei Abschalten verschwindet das Feld nahezu sofort.

Eigenschaften und Varianten: Gleichstrom-Elektromagnete liefern ein ruhendes Feld, Wechselstromtypen erzeugen periodische Felder. Luftkern-Ausführungen sind leichter, bieten jedoch geringere Kräfte. Elektromagnete finden Anwendung in Hebegeräten, Relais, Magnetventilen und als Aktuatoren in automatisierten Systemen.

Anwendungen: In der Industrie werden Elektromagnete zum Heben und Bewegen von Metallen eingesetzt (Hebemagnete), in Relais, Magnetventilen und Positions- bzw. Kraftaktoren. Sie kommen auch in Messtechnik und Sicherheits- bzw. Türsteuerungen vor.

Geschichte: Elektromagnete entstanden im 19. Jahrhundert. Pionierarbeiten leisteten unter anderem William Sturgeon und unabhängige Forscher wie Joseph Henry. Die Entwicklung legte den Grundstein für Relais, Transformatoren und viele elektromechanische Geräte.

Betrieb, Sicherheit und Design: Sie benötigen eine Stromquelle und geeignete Kühlung, da elektrische Verluste Wärme erzeugen. Überschreitet man Nennströme, kann es zu Überhitzung kommen. Die Steuerung erfolgt häufig durch Leistungselektronik (Treiber, PWM) und Relais.