Wirbelströme.
Wir wollen jetzt sehen, wie sich diese Ströme in Leitern verhalten, die nicht die Gestalt eines Drahtes haben, z. B. in den Eisenankern von Dynamomaschinen. Hier wären massive Eisenmassen der Induktionswirkung derartig stark ausgesetzt, daß die darin auftretenden Induktionsströme, die in diesem speziellen Fall Wirbelströme genannt werden, die größten Verluste verursachen würden, weil sich dabei die zur Drehung des Ankers aufgewandte Energie zum großen Teil statt in Elektrizität in Wärme verwandeln würde. Es werden deshalb bei größeren Maschinen die Anker nicht aus einem Stücke hergestellt, sondern quer zu der Richtung der Wirbelströme unterbrochen, indem sie aus vielen dünnen Eisenblechplättchen, die durch Papierscheiben voneinander isoliert sind, zusammengesetzt werden.
Abb. 133. Apparat zur Demonstration der Wirbelströme (von oben gesehen).
Abb. 134. Derselbe von der Seite gesehen.
Um zu zeigen, wie stark die Erwärmung von Leitern durch Wirbelströme werden kann, können wir uns einen Apparat herstellen, den [Abb. 133] von oben, [Abb. 134] von der Seite zeigt. a ist ein starkes Grundbrett; auf diesem ist an dem Gestell b der starke Elektromagnet c befestigt. Die Form des Elektromagneten, dessen Pole sich einander unmittelbar gegenüberstehen müssen, geht zur Genüge aus der Abbildung hervor. Es sei nur erwähnt, daß der die beiden Schenkel verbindende Bügel, da er ziemlich lang ist, recht stark sein muß. Die Polenden sollen 4 bis höchstens 5 mm voneinander abstehen. Zwischen den Polen soll sich der Rand einer 2 mm starken Kupferscheibe d bewegen. Wir können auch ein anderes Metall verwenden als Kupfer, das ziemlich teuer ist; nur Eisen ist ungeeignet, da es von dem Magneten angezogen wird; wir müßten es ganz genau in der Mitte zwischen den beiden Polen drehen, was aber nur sehr schwer zu erreichen ist, da man selten eine völlig ebene Blechplatte bekommen wird. Die Scheibe wird von einer Achse getragen, die in Lagern auf den beiden Lagerträgern (e) ruht. Die Lager sind wie üblich herzustellen (siehe [Seite 22]). An dem einen Ende der Achse wird eine kleine Welle (f) angebracht und darunter ein großes Übersetzungsrad (g), das mit einer Kurbel (h) versehen wird und um eine in dem Lagerträger befestigte Achse gedreht werden kann. Über das große und das kleine Triebrad wird eine starke Schnur oder ein runder Riemen gelegt, der sehr straff angespannt sein muß.
Schicken wir nun durch den Elektromagneten einen starken Strom und lassen die Scheibe rotieren, so werden wir zuerst wahrnehmen, daß die Scheibe unserer Kraft einen umso größeren Widerstand entgegensetzt, je rascher wir sie drehen wollen. Erhalten wir die Kupferscheibe längere Zeit in möglichst rascher Rotation, so wird sie sich so stark erhitzen, daß daraufgegossenes Wasser laut zischend verdampft.
Dämpfung.
Ein zweiter Versuch zeigt, daß diejenigen Ströme, die in einem sich in einem magnetischen Felde bewegenden Leiter entstehen, stets so gerichtet sind, daß sie diesen Leiter in der entgegengesetzten Richtung zu bewegen streben. Dieses Gesetz ist zuerst von Lenz ausgesprochen und nach ihm das Lenzsche Gesetz genannt worden. Um den Versuch auszuführen, nehmen wir die Schnur von dem Triebrad und der kleinen Welle herunter und versetzen, bevor der Elektromagnet erregt ist, die Scheibe in rasche Rotation, indem wir das freie Achsenende zwischen Daumen und Zeigefinger drehen. Wir werden jetzt längere Zeit warten müssen, bis die Scheibe wieder zur Ruhe kommt; darauf drehen wir sie nochmals an und schließen dann den Strom, der den Elektromagneten erregt; fast sofort wird die Scheibe zur Ruhe kommen.