030 – Prinzip einer Wirbelstrombremse

Induktiv gebremste Schrauben-Mutter

Einführung in:

Lenzsche Regel, Wirbelstrom, Lorentzkraft 

Material:

• Hufeisenmagnet
• Schrauben-Mutter aus Metall

Anleitung:

• Mutter durch Schnippen mit den Fingern in Rotation versetzen
• Magnet so darüber halten, dass sich die Mutter mittig zwischen den Polen befindet.

Beobachtung:

Die Drehung der Mutter wird im Magnetfeld stark abgebremst.

Tipps:

• Magnet schräg halten und mit der Mutter mitbewegen, um ein Haften am Magneten zu verhindern
• Münzen sind ungeeignet

Erklärung:

• Bewegte Ladungen in einem Magnetfeld erfahren eine Kraft senkrecht zu den Feldlinien, die Lorentzkraft.  
• Im Metall befinden sich freie Elektronen, die sich mitdrehen, die Lorentzkraft auf sie führt zu ungeordneten Strömen im Metall, den sog. Wirbelströmen (Induktion).  
• Nach der Lenzschen Regel ist die Induktionswirkung ihrer Ursache (der Drehung im Magnetfeld) entgegen gerichtet. Also wird die Drehung gebremst. 
• Energetisch betrachtet wird Rotationsenergie in elektrische Energie und schließlich Wärmeenergie umgesetzt. 
• Der Drehimpuls wird dabei auf den Magneten übertragen (nicht spürbar).