Physik Klasse 5
In diesem Beitrag erkläre ich zuerst die Funktionsweise eines Elektromagneten. Danach stelle ich seine praktische Anwendungen vor: die elektrischen Klingel und das Relais.
Grundversuche zum Elektromagnetismus
Versuch:
Die Lehrerin demonstriert das Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters:
Als erstes stellt sie auf einen Overheadprojektor ein Gestell. Darauf legt sie eine Glasscheibe, die sie mit Eisenfeilspänen bestreut.
Durch ein Loch in der Mitte steckt sie senktrecht einen stromdurchflossenen Draht.
Dadurch machen die Eisenfeilspäne das Magnetfeld sichtbar.
Erklärung der Zeichnung:
Ein Kreuz in der symbolischen Darstellung bedeutet, dass der Strom von oben hinein fließt.
Die kann man sich mit einer Eselsbrücke merken: Die Federn eines wegfliegenden Pfeils sehen aus wie ein Kreuz.
Man kann sich dies wie bei einem Korkenzieher vorstellen, der in den Korken hineingedreht wird.
Ein Punkt bedeutet, dass der Strom entgegenkommt.
Versuch:
Die Lehrerin wickelt einen Kupferdraht zu einer Spule und schließt ihn an eine Gleichspannungsquelle an.
Danach misst sie mit einer Magnetnadel das Magnetfeld aus.
Das führt sie mal mit und mal ohne Eisenkern in der Spule durch.
Erklärung der Zeichnung:
Wenn man die Spule durchschneiden würde, sähe man oben jeweils den abfließenden und unten den zufließenden Strom.
Auf einer Seite der Spule ergibt sich ein magnetischer Nordpol, auf der anderen Seite ein Südpol.
Mit einem Eisenkern in der Spule ist die magnetische Wirkung stärker.
Eine stromdurchflossene Spule verhält sich wie ein Stabmagnet mit abschaltbarem Magnetismus. Wenn man den Strom abschaltet, erlischt sofort die magnetische Wirkung.
Zum Vergleich hier eine Zeichnung eines Stabmagneten:
In seinem Innern verlaufen die magnetischen Feldlinien vom Südpol zum Nordpol und außen vom Nordpol zum Südpol.
Magnetfeld eines Stabmagneten
Anwendungen von Elektromagneten
Wie funktioniert die elektrische Klingel?
Versuch: Demonstration einer elektrischen Klingel
Erklärung der Schaltzeichen:
Solange kein Strom fließt, hat der Klöppel Abstand zur Glocke. Dadurch ist der Unterbrecherkontakt geschlossen. Wenn der Strom eingeschaltet wird, zieht der Elektromagent den Klöppel zur Glocke. Gleichzeitig wird der Kontakt zum Unterbrecher geöffnet. Dadurch fließt kein Strom mehr in dem Elektromagneten. Dann bekommt der Klöppel wieder Abstand zur Glocke. Dies wiederholt sich mehrmals pro Sekunde, solange wie die Klingel betätigt wird. Deshalb hört man es klingeln.
Das Relais
Versuch: Demonstration eines Relais
Erklärung der Schaltzeichen:
Ein Relais ist ein elektrischer Schalter. Mit ihm können über einen Steuerstromkreis ein oder mehrere Geräte ein- und ausgeschaltet werden. Man braucht ihn, wenn der Arbeitsstromkreis eine große Leistung bringen muss.
Hier finden Sie eine Übersicht über weitere Beiträge zum Thema Elektrizität, Wärme und Magnetismus, darin auch Links zu Aufgaben.
