Wirbelströme in Metallkörpern © Siemens Stiftung 2016 CC BY-SA 4.0 international

Wirbelströme in Metallkörpern

Bild

Grafik:
Das Prinzip der Wirbelstrombremse.

Deutsch, Englisch
Bild (43,3 kByte)
19.12.2017
Bewegt sich eine metallische Scheibe durch ein statisches Magnetfeld, dessen Feldlinien senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufen, so werden in der Scheibe Spannungen induziert und es bilden sich Wirbelströme aus. Nach der Lenz'schen Regel ist der induzierte Strom stets so gerichtet, dass er der Ursache seiner Entstehung entgegenwirkt.
Um die Bremswirkung zu verstehen werden die Ränder des statischen Magnetfeldes betrachtet. An der Stelle, wo die Scheibe in das externe Magnetfeld eintritt, versucht der Strom den Zustand „ohne Magnetfeld“ aufrechtzuerhalten. Er ist daher so gerichtet, dass sein induziertes Magnetfeld das externe kompensiert. Die Felder sind einander entgegengesetzt (Richtung des induzierten Feldes zeigt aus der Grafik „heraus“), es kommt zur magnetischen Abstoßung. Die daraus resultierende Kraft wirkt entgegen der Bewegungsrichtung, es kommt zur Abbremsung der Scheibe.
Genau umgekehrt ist es an der Stelle, wo die Scheibe das Magnetfeld wieder verlässt. Der induzierte Strom versucht, den Zustand „mit Magnetfeld“ aufrechtzuerhalten. Er ist daher so gerichtet, dass sein induziertes Magnetfeld das externe Magnetfeld verstärkt (Richtung des induzierten Feldes zeigt in die Grafik „hinein“). Es kommt zur magnetischen Anziehung. Die daraus resultierende Kraft wirkt wieder entgegen der Bewegungsrichtung, es kommt erneut zu einer Abbremsung.

Hinweise und Ideen:
Dieses Prinzip wird auch bei der Wirbelstromsortierung von aluminiumhaltigem Restmüll angewandt.
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Veranschaulichung
Physik; Technik
Klasse 7 bis 9; Klasse 10 bis 13
Weiterführende Schulen
Elektrizität; Magnetismus
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