Elektromagnetischer Zug

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Die Ferdinand-von-Steinbeisschule ist im Rahmen von Science City mit dem Exponat "Elektromagnetischer Zug" vertreten. Das Experiment steht in der Kanzleistraße vor dem Geschäft "Optik Bayer".

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Funktionsweise:

Wird der Zug (die Batterie mit den Magneten) in die Kupferspule gesteckt, schließt sich ein Stromkreis. Der Strom fließt von dem einen Pol der Batterie über den Magneten in die Spule. Von dort in den anderen Magneten und dann zurück in die Batterie. Fließt Strom, entsteht auch immer ein Magnetfeld. Dieses ist so gepolt, dass auf die Magnete eine Kraft entlang der Spule wirkt. Je nachdem, wie herum man den Zug in die Spule schiebt, wird er in sie hinein- oder herausgedrückt.

Wenn die Pole der Magnete nicht so ausgerichtet sind wie auf dem Bild, dann versucht der eine Magnet den Zug in die Spule zu drücken, während der andere in die entgegengesetzte Richtung drückt. Folglich bewegt sich der Zug gar nicht.

Steckt der Zug in der Spule, fließt ein starker Strom. Genau genommen handelt es sich dabei um einen Kurzschluss der Batterie. Das hält die Batterie natürlich nicht lange aus. Nach wenigen Minuten Fahrzeit ist die Batterie verbraucht und muss durch eine neue ersetzt werden.

 

Verhalten des Zugs auf den unterschiedlichen Gleisen:

Gleis 1 ist relativ eng gewickelt. Damit entsteht durch den Strom ein recht starkes Magnetfeld. Die Kraft auf die Magnete ist dadurch groß und der Zug beschleunigt entsprechend stark.

Gleis 2 ist im Vergleich zum ersten Gleis nicht so eng gewickelt. Daher ist das Magnetfeld schwächer und der Zug wird nicht so schnell.

Gleis 3 ist ähnlich eng gewickelt wie Gleis 1. Allerdings ist die Wicklungsrichtung vertauscht und es entsteht ein Magnetfeld, welches entgegengesetzt zu den Magnetfeldern von Gleis 1 bzw. Gleis 2 ist. Damit der Zug hineingezogen wird, muss man ihn umdrehen.

 

Magnetfolie:

Mit der Folie lassen sich Magnetfelder sichtbar machen. In der Folie sind kleine Nickelteilchen in einem Gel eingeschlossen. Die Nickelteilchen richten sich im Magnetfeld aus und machen dieses dadurch sichtbar.

Dunkel erscheint die Folie dann, wenn das Magnetfeld rechtwinklig zur Folie verläuft. Hell ist die Folie bei einem parallelen Magnetfeld.

Das Wickeln der Spule

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