Elektromagnete sind einfache Geräte, die das Verhalten natürlicher Magnete nachahmen, mit einem wichtigen Unterschied: die Fähigkeit, ihre magnetische Feldstärke aufgrund ihrer elektrisch erzeugten zu ändern Magnetfelder. Durch Variation eines der vier Grundelemente eines Elektromagneten 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 Drahtstärke 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. Wenn sich der elektrische Strom durch die Schleifen der Spule 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. 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 Schleifen Sie entfernen, desto schwächer wird das Feld.
Der Metallkern
Das Metall in der Spule verstärkt das dadurch erzeugte Feld. Wenn Sie den Metallkern gegen ein anderes Metall austauschen, wird der Elektromagnet stärker oder schwächer. Eisenkerne sorgen für sehr starke Felder. Stahlkerne erzeugen schwächere Felder. Neodym-Kerne machen die stärksten Felder. Das teilweise Herausschieben des Kerns aus der Spule schwächt das Feld, da sich weniger Metall darin befindet.
Batteriestrom
Eine Änderung der Stromstärke, die durch den Elektromagneten fließt, ändert auch das Feld, das er erzeugt. Je größer der Strom in der Spule ist, desto stärker wird das Magnetfeld. Umgekehrt verringert das Senken 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, ohne die der Magnet nicht funktionieren kann.
Drahtstärke
Obwohl Metalldrähte sehr effiziente Stromleiter sind, haben sie immer noch einen gewissen Widerstand gegen den Stromfluss. Die Verwendung größerer Drahtstärken auf der Spule verringert diesen angeborenen Widerstand. Dadurch wird der Strom und damit das Feld erhöht. Die Verwendung kleinerer Messgeräte erhöht den Widerstand, verringert den Strom und schwächt das Feld. Die Verwendung unterschiedlicher Metalldrahtarten beeinflusst auch die Feldstärke, da jedes Metall einen anderen Eigenwiderstand gegenüber Strom hat.