Experimente zu Wirbelströmen
eine magnetische Kugel fällt durch ein Rohr
Veränderliche Magnetfelder induzieren in leitfähigen Materialien wie Metallen einen Strom, welcher ein dem äußeren Magnetfeld entgegengesetztes Magnetfeld erzeugt. Dieses Phänomen zeigt sich eindrücklich in diesem Versuch. Im freien Fall durch ein Rohr sollte sich eine Kugel beinahe ungebremst bewegen können. Nimmt man nun jedoch einen Rohr aus Metall wie Kupfer und einen starken Permanentmagneten als Kugel und lässt diese Kugel durch das Rohr fallen, so fällt sie nur sehr langsam. Die Wechselwirkung über das selbstinduzierte entgegen gerichtete Magnetfeld bremst die Kugel stark ab.
zum VersuchWirbelströme in einer Kupferschiene
Neben physischen Bremsen, die über mechanische Reibung funktionieren, verwenden beispielsweise Züge auch sogenannte Wirbelstrombremsen. In diesem Versuch lässt sich dieses Prinzip mit Hilfe zweier Schienen zeigen. Eine Schiene besteht aus Metall, die andere aus einem nichtleitenden Material, hier Holz. Lässt man nun einen Magneten beide Schienen hinunter rutschen, so verhält sich der Magnet auf der nichtleitenden Schiene wie auf einer üblichen schiefen Ebene, während der Magnet auf der leitenden Schiene nur sehr langsam herunter gleitet. Durch die Bewegung im Magnetfeld werden hier im Material der leitenden Schiene Wirbelströme induziert, die ihrerseits für ein entgegengesetztes Magnetfeld sorgen und somit durch gegenseitige Anziehung den Magneten bremsen.
zum Versuchoder wie man Wirbelströme stark abschwächt
Bewegt man ein leitendes Objekt, vorzugsweise aus Metall, in einem Magnetfeld, so werden in diesem Wirbelströme induziert. In diesem Versuch betrachten wir ein Pendel bestehend aus einer Metallplatte, das zwischen den Polschuhen eines Elektromagneten schwingt. Ist der Elektromagnet aus, so kann das Pendel ungestört schwingen. Wird der Elektromagnet eingeschaltet, so werden in der Platte des Pendels beim Durchschwingen des Mangetfeldes Wirbelströme induziert und das Pendel stark abgebremst. Nutzt man für das gleiche Pendel nun keine massive Platte, die das Magnetfeld durchdringt, sondern eine geschlitzte Platte (Kamm), so ist die Bremswirkung sehr viel schwächer, da Wirbelströme durch die verkleinerten Flächenabschnitte effektiv unterbunden werden.
zum Versuch