Mit einem Neodym-Magneten und einer Rolle Aluminiumfolie kann man einen wahrhaft zauberhaften Versuch machen, bei dem die Schwerkraft scheinbar außer Kraft gesetzt ist. So kann man überdies verstehen, was es mit der Wirbelstrombremse, der Lenzschen Regel, Induktionsstrom und Wirbelströmen auf sich hat.
Was wird gebraucht?
- eine möglichst dicke Rolle Alu-Folie
- einen Neodym-Magnet oder einen anderen starken Magneten, dessen Durchmesser nicht dicker ist als der Innendurchmesser der Rolle mit Alufolie
Wer eine Kupferröhre zur Hand hat, kann auch diese für dieses Physik-Experiment zum Thema Lenzsche Regel und Wirbelströme verwenden.
Was ist zu tun?
Man lasse den Magneten durch die Aluminiumröhre fallen und beobachte, was passiert. Hat man ein ähnlich großes nicht magnetisches Stück Metall zur Hand, kann man dieses ebenfalls durch die Röhre fallen lassen und die Zeiten vergleichen, die Magnet und Metallstück benötigen, bis sie jeweils durch die Röhre gefallen sind. Im Video ist das Experiment mit einem Feel Flux zu sehen.
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Was ist passiert?
Lässt man den Magneten durch Röhre fallen, so fällt dieser deutlich langsamer als ein vergleichbares nicht magnetisches Metallstück dies tun würde. Der Grund: Fällt der Magnet durch die Aluminiumröhre, entstehen Wirbelströme in der Röhre, die ein Magnetfeld erzeugen, das dem des fallenden Magneten entgegengesetzt wirkt. Daher wird der Magnet abgebremst. Im Gegensatz dazu fällt das nicht magnetische Stück Metall ungehindert durch die Röhre. Im Einzelnen geschieht das folgende:
- Der Magnet fällt durch das Rohr.
- Im Rohr entstehen elektrische Ströme in Form von Wirbelströmen (Ströme werden induziert)
- Die elektrischen Ströme wiederum erzeugen ein Magnetfeld.
- Das in der Röhre entstehenden magnetische Feld ist dem des fallenden Magneten entgegengesetzt.
- Dadurch wird der fallende Magnet abgebremst.
Dieses Phänomen im Alltag: die Wirbelstrombremse
Mit diesem Physik-Experiment lässt sich zum Beispiel sehr anschaulich demonstrieren, wie eine Wirbelstrombremse funktioniert. Solche Bremsen kommen etwa in Intercitys (ICE) zum Einsatz, aber auch bei Achterbahnen. Will der Zugführer bremsen, so senkt er einen Elektromagneten auf die Schienen. In den Schienen werden dadurch Wirbelströme induziert, die wiederum ein den Bremsmagneten entgegengesetztes Magnetfeld erzeugen. So kommt der Zug schließlich zum Stillstand. Würde man versuchen, einen ICE mit Bremsklötzen abzubremsen, hätte dies einen enormen Materialverschleiß zur Folge. Dies ist bei Wirbelstrombremsen nicht der Fall.
Quellen:
Horst Adam, Schweiz (Kunde von experimentis-shop.de)
National High Magnetic Field Laboratory
