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(Übrigens: Diese Drehspul-Anzeigegeräte bestehen ebenfalls aus einer Spule mit einem Magneten.) Natürlich hätte ich auch mein Multimeter verwenden können - die Show wäre dann aber weniger eindrucksvoll gewesen (Analog-Anzeigen sind für Demonstrationen meist geeigneter als Digitalanzeigen).
Bild 17
Wer es perfekter will, befestigt die Spule auf einem Brettchen:
Bild 18
Für Ausstellungen und zum Bespielen durch Besucher/innen habe ich dann folgende robustere Edel-Vorrichtung gebaut:
Bild 19
Als Anzeigegerät dient hier ein Doppel-Drehspulgerät aus einer ausgedienten Stereo-Anlage (2-Kanal-Lautstärke-Aussteuerung): Mit ihr kann man sowohl die Hin- wie Her-Bewegungen des Magneten/des Stromflusses als Zeigerausschläge mal am rechten und dann am linken Teil der Doppel-Drehspulgerätes sehr auffällig sichtbar machen. (Statt eines Doppel-Drehspulgerätes kann man auch zwei Milliampere-Drehspulgeräte aus dem Elektronikhandel einsetzen.)Material-Bezugsquellen findest du im Anhang 3.
Nach dem gleichen Prinzip - Magnet bewegt sich über bzw. in einer Spule - arbeiten sog. 'Schüttel-Taschenlampen':
Bild 20
Das 'Innenleben' einer solchen Lampe sieht so aus:
Bild 21
In der Bildmitte erkennst du im Rohr den Magneten, der sich durch Hin- und Her-Schütteln durch die Kupferdrahtspule (rot, links daneben) bewegen lässt.
2. Experiment: Strom + Drahtspule = Magnetfeld
Für dieses Experiment habe ich im Baumarkt eine Bindedrahtspule (PVC-isolierter Draht) gekauft (links im Bild), die etwas anders aussieht als die des vorigen Kapitels (rechts im Bild).
Bild 22
(Durchmesser der linken Spule: ca. 75 mm, Breite der Spule: ca. 40 mm, Drahtlänge: 50 m, Durchmesser des unisolierten Drahtes ca. 0.9 mm, elektrischer Widerstand der Spule ca. 20 Ohm). An diese Spule habe ich eine Flachbatterie (4.5 Volt) angeschlossen und mit einem Kompass das durch den Stromfluss erzeugte magnetische Feld nachgewiesen - und bei Umpolung der Batteriekontakte die Umkehr des Spulen-Magnetfeldes.
Bild 23
Eindrucksvoller und viel hübscher wurde es, als ich statt des Kompasses zwei 'Gardinenring-Fadenkompasse' (aus dem Technikspiele Heft 'Magischer Magnetismus' Teil 4) einsetzte:
Bild 24
Sobald ich die Batteriekontakte an den Spulenenden vertauschte, drehten sich auch die Smily-/Grimy-Gesichter der Scheibenmagnete um 180 °.
Bild 25
Für Vorführungen vor Leuten mit höheren technischen Erwartungen habe ich das folgende *Pendelmotor-Modell gebaut: Hier zeigt ein Doppel-Drehspul-Anzeigegerät (aus der Aussteuerung besagter, ausgedienter Stereo-Anlage) jeweils die Flussrichtung des Stromes abhängig von der Richtung des Pendelausschlags an.
* Solch ein Motor erspart einem das lästige Hin- und Her-Schieben von Magneten über Spulen. Besonders Leute mit gesteigerten technischen Erwartungen bei gleichzeitig geringen manuellen Fähigkeiten legen oft Wert auf so etwas.
Bild 26
Übrigens sind die meisten üblichen Elektromotoren nach dem gleichen Prinzip gebaut: Sie haben im beweglich gelagerten 'Anker' eine Spule, die auf einen Eisenkern (statt meines Schraubenzieher aus dem 1. Experiment) gewickelt ist. Meist befindet sich diese Spule im Feld zweier Magnete. Fließt nun ein Strom - mit wechselnder Richtung - durch die Spule, dreht sie sich im Magnetfeld.
Bild 27
Das erkennst du, wenn du einen Gleichstrom-Elektromotor zerlegst: Du erkennst das Motorgehäuse (rechts) und den Anker (Kupferdrahtwicklungen auf Eisenkern) mit Motorwelle links im Bild.
Bild 28
In diesem Ausschnitt erkennst du (zumindest) einen der beiden schalenförmigen Magnete im Motorgehäuse. Der Anker - rechts davon - wird, ohne dass er die Magnetschalen berührt, so dazwischen platziert, dass sich seine Spule im Feld beider Magnetschalen befindet. Gibt man nun Strom wechselnder Richtung auf die Spule, wird sie mal vom Magnetfeld angezogen und mal abgestoßen - in der Folge dreht sich der Anker. Auch der in den folgenden Bildern gezeigte Pendelmotor funktioniert nach diesem Prinzip - nur dass hier die Spule feststeht und der Magnet sich bewegt:
Bild 29
Bild 30
Bild 31
Mit meinem selbst gebastelten Elektrosmog-Detektor - siehe Technikspiele-Heft 'Ich war einmal ein Akkubohrer' - demonstriere ich bei Vorführungen am Beispiel des Pendelmotors, dass sich elektrische und magnetische Felder von Ort ihrer Entstehung entfernen und in den Raum abstrahlen.
Bild 32
Anmerkung: Unter bestimmten Bedingungen fallen elektrische und magnetische Wechselfelder zusammen (dafür müsste der Motor allerdings extrem schnell* pendeln)- sie werden dabei zur 'elektromagnetischen Strahlung' bzw. zu 'elektromagnetischen Wellen' - und verlassen den Ort ihres Ursprungs, um sich mit Lichtgeschwindigkeit 'davon zu machen'. Auch dies hatte Maxwell voraus gesagt!
* So wie ein Hubschrauber erst dann abhebt, wenn sein Rotor sich schnell genug dreht. Bezogen auf elektrische und magnetische Wechselfelder bedeutet dies, dass sie extrem schnell - man sagt: 'hochfrequent' - wie z.B. Licht schwingen müssen. Erst dann entfernen sie sich vom Ursprungsort. Soviel zum Thema 'Elektromagnetismus'
