Elektromagnete & Motoren

Der Türsummer an der Haustür, der Mixer in der Küche, der Lüfter im Laptop und das Auto vor der Tür: Überall stecken Elektromagnete und Motoren drin. Sie alle beruhen auf einer Entdeckung, die die Welt verändert hat: Elektrischer Strom kann Magnetismus erzeugen, und zwar genau dann, wenn man ihn braucht.

Strom erzeugt ein Magnetfeld

Fließt Strom durch einen Draht, entsteht um den Draht herum ein Magnetfeld. Einzeln ist es schwach, aber es gibt einen Trick: Wickelst du den Draht zu einer Spule mit vielen Windungen, addieren sich die Felder aller Windungen. Steckst du dann noch einen Eisenkern in die Spule, wird das Feld nochmal um ein Vielfaches stärker. Fertig ist der Elektromagnet: mehr Windungen oder mehr Strom bedeuten mehr Kraft.

Wie jeder Magnet hat auch die Spule zwei Pole, einen Nordpol und einen Südpol. Gleiche Pole stoßen sich ab, verschiedene ziehen sich an. Welcher Pol dabei auf welcher Seite sitzt, hängt allein davon ab, in welche Richtung der Strom durch die Spule fließt.

Der große Vorteil: schaltbar

Ein normaler Magnet ist immer an. Ein Elektromagnet dagegen lässt sich per Schalter ein- und ausschalten. Genau das nutzt der Kran auf dem Schrottplatz: Strom an, tonnenweise Eisenschrott bleibt am Magneten kleben. Strom aus, alles fällt an der richtigen Stelle wieder herunter. Auch der Türsummer funktioniert so: Drückt jemand in der Wohnung auf den Knopf, gibt ein Elektromagnet den Riegel frei, und die Tür lässt sich aufdrücken.

Vom Magneten zum Motor und Generator

Ein Elektromagnet kann noch mehr: Er lässt sich umpolen, indem man die Stromrichtung umdreht. Genau darauf beruht der Elektromotor. In seinem Inneren sitzt eine drehbare Spule zwischen festen Magneten. Anziehung und Abstoßung ziehen die Spule herum, und kurz bevor sie stehen bleiben würde, wird umgepolt: Die Spule wird weitergezogen und dreht sich immer weiter. Der Generator ist die Umkehrung: Bewegen sich Spule und Magnet gegeneinander, zum Beispiel im Fahrraddynamo oder an der Welle eines Windrads, entsteht eine Spannung, und im geschlossenen Stromkreis fließt Strom. So arbeiten fast alle Kraftwerke, ob mit Wind, Wasser, Kohle oder Kernkraft. Nur Solarzellen kommen ohne Generator aus.