Sie haben vielleicht schon bemerkt, dass ein Induktionskochfeld Ihre Hand nicht erw\u00e4rmt, ein Topf aber schon. Das Prinzip, von dem wir sprechen \u2013 die Kombination aus Magnet und Kupfer \u2013 ist jedoch noch faszinierender, da es auf einem Ph\u00e4nomen namens Wirbelstr\u00f6me beruht.<\/p>\n\n\n\n
Es ist ein physikalischer Trick: Kupfer selbst ist nicht magnetisch (ein Magnet haftet nicht daran), kann aber dank eines Magneten dennoch \u201eleuchten\u201c.<\/p>\n\n\n\n
\ud83e\uddf2 Wie funktioniert das? (Physikalische Erkl\u00e4rung)
Das ganze Geheimnis liegt im Lenzschen Gesetz und der elektromagnetischen Induktion. Hier die einzelnen Schritte:<\/p>\n\n\n\n
Bewegung ist entscheidend: Legt man einen Magneten einfach auf Kupfer, passiert nichts. Sobald man den Magneten jedoch schnell \u00fcber das Kupfer (oder das Kupfer in der N\u00e4he des Magneten) bewegt, tritt eine Ver\u00e4nderung ein.<\/p>\n\n\n\n
Entstehung von Wirbelstr\u00f6men: Das sich bewegende Magnetfeld induziert elektrische Str\u00f6me im Kupferblock, die in geschlossenen Kreisl\u00e4ufen zirkulieren (\u00e4hnlich wie Wirbel im Wasser).
Widerstand und W\u00e4rme: Kupfer besitzt einen sehr geringen, aber dennoch vorhandenen elektrischen Widerstand. Wenn diese starken Wirbelstr\u00f6me durch das Kupfer flie\u00dfen, treffen sie auf den Widerstand des Materials.
Energieumwandlung: Die kinetische Energie der Bewegung wird in elektrische Energie umgewandelt, die aufgrund des Widerstands wiederum in W\u00e4rmeenergie umgewandelt wird.
Ergebnis: Der Kupferblock beginnt sich zu erw\u00e4rmen, noch bevor der Magnet ihn ber\u00fchrt. Je schneller der Magnet bewegt wird, desto intensiver wird die W\u00e4rme.<\/p>\n\n\n\n
\ud83d\udd2c Ein Experiment, das wie Magie wirkt
Dieses Ph\u00e4nomen l\u00e4sst sich im bekannten Experiment mit einem Kupferrohr und einem Neodym-Magneten beobachten:<\/p>\n\n\n\n
Wirft man einen Magneten in ein Plastikrohr, f\u00e4llt er sofort zu Boden. L\u00e4sst man ihn hingegen in ein Kupferrohr fallen, sinkt der Magnet ungew\u00f6hnlich langsam (als w\u00fcrde er in Honig schwimmen).
Warum? Wirbelstr\u00f6me erzeugen ein eigenes Magnetfeld, das dem Magneten entgegenwirkt und ihn abbremst. Diese \u201everlorene\u201c Energie des Falls wird in den W\u00e4nden des Rohrs in mikroskopische W\u00e4rme umgewandelt.<\/p>\n\n\n\n
\ud83c\udfd7\ufe0f Wo findet dieses Prinzip in der Praxis Anwendung?
Obwohl es nur wenige wissen, nutzen wir dieses Prinzip t\u00e4glich:<\/p>\n\n\n\n
Induktionskochen: Unter dem Glaskeramikkochfeld befindet sich eine Kupferspule. Flie\u00dft Wechselstrom durch sie, erzeugt sie ein sich \u00e4nderndes Magnetfeld, das direkt im Topfboden W\u00e4rme induziert.
Magnetbremsen: Hochgeschwindigkeitsz\u00fcge (Maglev) oder Achterbahnen in Vergn\u00fcgungsparks nutzen dieses System zum Bremsen. Es ist leise, riecht nicht nach verbrannten Bremsbel\u00e4gen und die gesamte Bremsenergie wird als W\u00e4rme an die Kupfer-\/Aluminiumschienen abgeleitet.
Metallschmelzen: In der Industrie gibt es Induktions\u00f6fen, die ein Metallst\u00fcck in Sekundenschnelle schmelzen k\u00f6nnen, ohne es mit Feuer zu ber\u00fchren.<\/p>\n\n\n\n
\ud83d\udca1 Wussten Sie schon?<\/p>\n\n\n\n
Wenn man einen extrem starken Magneten mit Tausenden von Umdrehungen pro Minute in der N\u00e4he eines dicken Kupferst\u00fccks rotieren lie\u00dfe, w\u00fcrde das Kupfer allein durch die Wirkung eines unsichtbaren Magnetfelds rotgl\u00fchend werden und schmelzen.<\/p>\n\n\n\n
M\u00f6chten Sie dieses Prinzip zu Hause mit einer gew\u00f6hnlichen Batterie, Kupferdraht und einem Magneten (dem wohl einfachsten Elektromotor der Welt) ausprobieren?<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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