Elektromagnet bauen

Wissenschaft Physik
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Hallo.

Ich habe einen 7 Meter Kupfer Draht, um eine Eisenstange gewickelt. Nun habe ich an beiden Enden mit einen Messer, die Isolierung abgekratzt. Dann habe ich ein Ende an den Plus Pol gehalten, und das andere Ende an das - Pol gehalten, da ein Elektromagnet ja nicht mit „Gleichstrom“ funktioniert. Die Batterie hat 4,5 V mehr steht nicht drauf. Dabei kamen nur kleine Funken, aber der Magnet ging nicht.

Nun habe ich gerade aus den Keller von dem Diesel oder Benzin Strom Generator eine größere Batterie geholt.
Die Batterie hat +6FM-7 12v7 AH 20hr 2.5 Amperes

Nun wie immer die beide enden an die + und - Pol dran gehalten. Dabei ist mehr Passiert und zwar, es hat angefangen Rauch hoch zu steigen. Dabei habe ich Natürlich aufgehört. Der Draht wurde zwar Warm, was ja Passiert wenn Strom durch lauft, aber ich konnte nicht Testen ob der Elektro Magnet nun Geht, da er nach 2 sec geraucht hat.

So nun meine Frage, wo ist mein Fehler und wer kann mir helfen ?

Ich muss den Elektro Magnet für meine GFS anfertigen, daher wäre es schön wenn es auch geht :wink:

Lg Mike

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Hallo!

Ja, Elektromagnete sind lustig. Ich fange jetzt mal bei den Grundlagen an:
Eine Batterie hat immer 2 Pole, + und -. Batterien sind auch immer Gleichstromquellen. Bevor du jetzt aber deinen Elektromagneten an eine Steckdose anschließt (Tu’ das nicht. Ehrlich, TU’ DAS NICHT!!!), kann ich dich gleich beruhigen. Ein Elektromagnet funktioniert mit Gleichstrom (ich schätze mal, du verwechselst dasgerade mit der Transformierbarkeit, das funktioniert mit Gleichstrom nicht). Worauf es beim Elektromagnet ankommt, ist nicht die Länge des Drahtes, sondern die Wicklungszahl. Ich habe das Ganze mal mit einem 3/4 Zoll Sechskantmeisel gemacht, hat wunderbar funktioniert. Wenn du also genug Wicklungen hast, baut sich auch ein spürbares Magnetfeld auf. Testen kann man das entweder mit einem Kompass, einem Eisennagel, den man an den Magneten hält oder, wenn du das als GFS in der Schule hältst, sollte soetwas wohl greifbar sein, einer Hallsonde.

Die Batterie des Generators würde ich dafür nicht verwenden. Was sich bei meinen Versuchen ganz gut bewährt hat, war der Akku eines Akkuschraubers. Hat zumindest ausgereicht, um Nägel und ähnliche Metallkleinteile zu heben. In der Schule dürfte für soetwas wohl ein Gleichspannungsgenerator vorhanden sein. Beachten solltest du, dass du einen relativ kleinen Widerstand in der Spule hast, du die Spannungsquelle also nahezu kurzschließt. Das ist aber nicht schlimm, bereits 1-3 Sekunden Spannung auf der Spule reichen aus, um das Eisenjoch (den Meisel oder die Eisenstange) zu magnetisieren. Damit hast du dann, auch nachdem der Strom abgeschaltet ist, einen Nachweis, dass ein (relativ starkes) Magnetfeld vorhanden war. Entmagnetisieren kannst du das Eisenjoch dann wieder über entweder über ein paar Schläge (Hammer oder einfach auf den Boden fallen lassen mehrmals) oder über Hitze.

Ich hoffe, ich konnte dir weiterhelfen.

Gruß,
TheSedated

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Hi,

die Stärke des Magnetfeldes hängt ab

  • Von der Anzahl der Windungen
  • Von der Stromstärke

Die Stromstärke wiederum hängt ab

  • Von der Spannung deiner Batterie
  • vom Widerstand des Drahts
  • Vom Innenwiderstand deiner Batterie

da gibt es ein Optimum, von dem du weit entfernt bist.

Macht man wenige aber dicke Wicklungen, fließt der maximale Kurzschlußstrom aus der Batterie, die Spannung bricht zusammen, die Batterie mag das auch nicht so gerne, kurz es ist nicht so gut.

Macht man sehr viele Wicklungen mit einem sehr feinen Draht, geht es auch nicht so gut, weil dann der Widerstand des Drahtes so hoch ist, daß kaum Strom fließt.

Miß doch einfach mal den Widerstand deines Drahts. Der hat bestimmt einen sehr kleinen Widerstand von 0,1 Ohm oder weniger.

Besser nimmt man einen eher dünnen langen Draht, so daß er einen Widerstand von vielleicht einigen Ohm hat. Den Widerstand eines Drahtes gegebener Dicke und Länge kann man über den spezifischen Widerstand ausrechnen.

Gruß
Moriarty

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Das Rohr hat einen Umfang von 2cm und ist innen hol.
Der Draht ist 7m lang.

700cm durch 2 cm = 350 Windungen.

Wie viele Wickelungen sollte ich am besten mit einen „feinen“ draht machen, damit ich auch z.b 100 Gramm Eisen von einer höhe von 5cm hochziehe.

Wie man den Widerstand ausrechnet weiß ich aber nicht. ( Wäre nett wenn mir die Formel jemand sagt und auch erklärt :smiley: )

Der Draht hat eine Dicke von ca 0.7 mm. Wäre das Dünn oder schon im Bereich von Dick ?

Meine Eisenstange ( Weichen Eisen, hab gehört das dass bessere ist) habe ich zu einem U geformt.

Macht es mehr sinn wenn ich 2 Drähte nehme und die neben ein andere wickel. Oder wenn ich den Draht einfach wickel um die Stange.

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Das Rohr hat einen Umfang von 2cm und ist innen hol.
Der Draht ist 7m lang.

700cm durch 2 cm = 350 Windungen.

Wie viele Wickelungen sollte ich am besten mit einen „feinen“
draht machen, damit ich auch z.b 100 Gramm Eisen von einer
höhe von 5cm hochziehe.

Hört sich bis hierher doch ganz gut an. :smile: 100g Eisen aus 0,05m Entfernung anzuheben könnte aber schwierig werden. Nimm lieber einen Nagel oder sowas, da du ansonsten einen recht starken Magneten brauchst, dessen Bau ich dir nicht zumuten will. Ein Nagel wird mit deinen einfachen Mitteln wohl schon schwer genug.

Wie man den Widerstand ausrechnet weiß ich aber nicht. ( Wäre
nett wenn mir die Formel jemand sagt und auch erklärt :smiley: )

Der Draht hat eine Dicke von ca 0.7 mm. Wäre das Dünn oder
schon im Bereich von Dick ?

0,7mm Durchmesser ist absolut okay, aber durchaus akzeptabel. Um herauszufinden, welchen Widerstand der draht hat, braucht man aber auch noch das Material, aus dem er besteht (ich nehme als beispiel mal Kupfer an) und theoretisch auch die Temperatur, aber ich glaube, die kann man in dem Fall vernachlässigen. Die Formel, um den Widerstand zu berechnen ist:

R=p*l/A

l ist die Länge des Leiters, A ist die Querschnittsfläche ((0,00035m)²*Pi=3,85*10^-7m²) und p ist der spezifische Widerstand. Dieser errechnet sich aus dem Kehrwert der elektrischen Leitfähigkeit. Den Wert für die elektrische Leitfähigkeit findest du bei Wikipedia, oder in Chemiebüchern, etc. pp., für Kupfer liegt e, laut Wikipedia, bei 59,1*10^6 A/(V*m), der Kehrwert p ist also 1,69*10^-8 V*m/A. Bei 7m Leiterlänge mit der bereits errechneten Querschnittsfläche ergibt sich ein Widerstand von

R=1,69*10^-8*7/(3,85*10^-7) (V*m*m/(m²*A))

R=0,307 Ohm (aus V*m*m/(m²*A) kürzen sich die m weg, es bleibt V/A und das ist ja bekanntlich Ohm).

Meine Eisenstange ( Weichen Eisen, hab gehört das dass bessere
ist) habe ich zu einem U geformt.

Macht es mehr sinn wenn ich 2 Drähte nehme und die neben ein
andere wickel. Oder wenn ich den Draht einfach wickel um die
Stange.

Die U-Form ist okay, weiches Eisen hat den Sinn, dass der Eisenanteil in der Legierung höher ist. Je höher der ist, umso besser (wobei es Legierungen und chemische Elemente gibt, die noch weit bessere magnetische Eigenschaften aufweisen). Die Idee mit den zwei Drähten ist ganz gut. Die Wicklungen sollten aber parallel verlaufen. Ausserdem musst du drauf aachten, dass der Strom dann in beiden Wicklungen in die gleiche Richtung fließt, ansonsten heben sich die Magnetfelder auf und es passiert nichts.

Gruß,
TheSedated

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Welches Material ist besser als Weich Eisen ?

Wie Stark kann das Magnet Feld werden, wie viele Wicklungen bräuchte ich dafür. Batterie ist dabei im Moment Uninteressant, da mann alles kaufen kann :smiley:
Bauhaus ist ja nur 2km weit Entfernt :smiley:

Hab im Internet gelesen das starke Dauer Magnete bis zu 50 oder 500kg tragen können. Aus welchen Material sind die, und würde das Material für die Trag kraft helfen ?

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Es kommt auf die Permeabilitätszahl des Stoffes an. Eisen ist da schon ganz gut, höher kommt man mit Cobalt, ausserdem gibt es noch das sogenannte Permalloy (und noch ein paar andere, an die du so einfach aber bestimmt nicht dran kommst), was sehr starke Elektromagnete erlaubt. Das wird aber dann doch ziemlich teuer und ich denke, dass man sowas auch nicht im Baumarkt kriegt. Das Magnetfeld kann, je nach Aufbau und Wicklungszahl sehr stark werden, das setzt dann aber erhebliche technische Fertigungsmöglichkeiten voraus. Wie gesagt, guck, dass du einen Eisennagel oder etwas ähnliches gut anziehen kannst und es reicht aus. Pass nur auf, dass es sich nicht gerade um ein Edelstahlrohr und einen Edelstahlnagel handelt. Edelstahl besteht zwar auch hauptsächlich aus Eisen, aber nicht alle Edelstahlsorten besitzen magnetische Eigenschaften.

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Okay… Nochmal zum Thema Magnetfeld: Sag’ mir mal bitte, in welche Klasse du gehst, also so ob 8. oder 9. Klasse Realschule oder Oberstufe Gymnasium mit Physik Grund- oder Leistungskurs. Da gibt’s doch ganz schöne Unterschiede. Ausserdem wäre eine Beschreibung des themas deiner GFS ganz gut, damit ich weiss, worum’s denn überhaupt genau geht und wie weit ich in den Stoff reingehen kann. Wäre ja schon ein bisschen doof, wenn ich dir hier jetzt ein paar Formeln hinschreibe, mit denen du frühestens im 3. Semester eines Physikstudiums wirklich was anfangen kannst.

Gruß,
TheSedated

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Ich geh in die 8 Klasse einer Realschule.

Ich möchte meiner Klasse erklären, wie ein Elektro Magnet aufgebaut ist.
Warum/Weshalb ein Magnet Feld ensteht.
Und was ich dabei zu Beachten habe

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Okay… auch wenn jetzt ein paar Tage dazwischen liegen (hatte zu tun):

Informiere dich über Magnetfelder stromdurchflossener Leiter. Ein stromdurchflossener Leiter bilder nämlich immer ein Magnetfeld aus, aber nicht so wie man es kennt, mit Nord- und Südpol, sondern kreisrund um den Leiter herum. Wickelt man diesen Leiter jetzt zu einer Spule auf, „verbinden“ sich die Feldlinien, die in die gleiche Richtung zeigen durch die Spule hindurch. Dadurch entsteht dann beim Elektromagnet das Magnetfeld. Ein weiteres Stichwort dazu:

Rechte-Faust-Regel (oder Rechte-Hand-Regel)

Um die Mathematik, die dahinter steckt, solltest du dir erstmal keine Gedanken machen, das kommt frühestens 11. Klasse Gymnasium. Versuch’s dir vorzustellen mit diesen Feldlinien, die um den Leiter herum entstehen und sich durch die Spule verbinden und dadurch letztenendes die Pole ausbilden.