Sie haben vielleicht schon bemerkt, dass ein Induktionskochfeld Ihre Hand nicht erwärmt, ein Topf aber schon. Das Prinzip, von dem wir sprechen – die Kombination aus Magnet und Kupfer – ist jedoch noch faszinierender, da es auf einem Phänomen namens Wirbelströme beruht.

Es ist ein physikalischer Trick: Kupfer selbst ist nicht magnetisch (ein Magnet haftet nicht daran), kann aber dank eines Magneten dennoch „leuchten“.

🧲 Wie funktioniert das? (Physikalische Erklärung)
Das ganze Geheimnis liegt im Lenzschen Gesetz und der elektromagnetischen Induktion. Hier die einzelnen Schritte:

Bewegung ist entscheidend: Legt man einen Magneten einfach auf Kupfer, passiert nichts. Sobald man den Magneten jedoch schnell über das Kupfer (oder das Kupfer in der Nähe des Magneten) bewegt, tritt eine Veränderung ein.

Entstehung von Wirbelströmen: Das sich bewegende Magnetfeld induziert elektrische Ströme im Kupferblock, die in geschlossenen Kreisläufen zirkulieren (ähnlich wie Wirbel im Wasser).
Widerstand und Wärme: Kupfer besitzt einen sehr geringen, aber dennoch vorhandenen elektrischen Widerstand. Wenn diese starken Wirbelströme durch das Kupfer fließen, treffen sie auf den Widerstand des Materials.

Energieumwandlung: Die kinetische Energie der Bewegung wird in elektrische Energie umgewandelt, die aufgrund des Widerstands wiederum in Wärmeenergie umgewandelt wird.
Ergebnis: Der Kupferblock beginnt sich zu erwärmen, noch bevor der Magnet ihn berührt. Je schneller der Magnet bewegt wird, desto intensiver wird die Wärme.

🔬 Ein Experiment, das wie Magie wirkt
Dieses Phänomen lässt sich im bekannten Experiment mit einem Kupferrohr und einem Neodym-Magneten beobachten:

Wirft man einen Magneten in ein Plastikrohr, fällt er sofort zu Boden. Lässt man ihn hingegen in ein Kupferrohr fallen, sinkt der Magnet ungewöhnlich langsam (als würde er in Honig schwimmen).
Warum? Wirbelströme erzeugen ein eigenes Magnetfeld, das dem Magneten entgegenwirkt und ihn abbremst. Diese „verlorene“ Energie des Falls wird in den Wänden des Rohrs in mikroskopische Wärme umgewandelt.

🏗️ Wo findet dieses Prinzip in der Praxis Anwendung?
Obwohl es nur wenige wissen, nutzen wir dieses Prinzip täglich:

Induktionskochen: Unter dem Glaskeramikkochfeld befindet sich eine Kupferspule. Fließt Wechselstrom durch sie, erzeugt sie ein sich änderndes Magnetfeld, das direkt im Topfboden Wärme induziert.
Magnetbremsen: Hochgeschwindigkeitszüge (Maglev) oder Achterbahnen in Vergnügungsparks nutzen dieses System zum Bremsen. Es ist leise, riecht nicht nach verbrannten Bremsbelägen und die gesamte Bremsenergie wird als Wärme an die Kupfer-/Aluminiumschienen abgeleitet.
Metallschmelzen: In der Industrie gibt es Induktionsöfen, die ein Metallstück in Sekundenschnelle schmelzen können, ohne es mit Feuer zu berühren.

💡 Wussten Sie schon?

Wenn man einen extrem starken Magneten mit Tausenden von Umdrehungen pro Minute in der Nähe eines dicken Kupferstücks rotieren ließe, würde das Kupfer allein durch die Wirkung eines unsichtbaren Magnetfelds rotglühend werden und schmelzen.

Möchten Sie dieses Prinzip zu Hause mit einer gewöhnlichen Batterie, Kupferdraht und einem Magneten (dem wohl einfachsten Elektromotor der Welt) ausprobieren?