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Magnetfeld um den Leiter und Kerne in der Spule

Begriffsblatt für die Amateurfunkprüfung – kurz, mit den Fragen, die dazu drankommen.

Gleichstrom im gestreckten Leiterkonzentrische Kreise um den LeiterRinge, keine Strahlen. Das Bild steht still, solange der Strom konstant ist.
Sternförmig vom Leiter weggehört zum elektrischen FeldElektrische Feldlinien beginnen und enden an Ladungen.
Ferromagnetischverstärkt das MagnetfeldDer Stoff wird magnetisiert und führt das Feld.
Eisenferromagnetisch bei RaumtemperaturDer geprüfte Vertreter.
Kupfer, Chrom, Aluminiumnicht ferromagnetischGute Stromleiter, aber keine Feldverstärker.
Eisenkern in der Spulemehr InduktivitätMehr Feld bei gleichem Strom.
Kupfer- oder Alukern bei HFweniger InduktivitätDas Feld wird aus dem Kern verdrängt.
Grund dafürFeld dringt nicht in den Kern einDer Querschnitt des Feldes wird kleiner.
Nicht kurzgeschlossenein Magnetfeld lässt sich nicht kurzschließenEs verschwindet nicht im Inneren, es weicht aus.
Nicht wirkungslosdie Wirkung verkleinertKeine Verstärkung, aber sehr wohl eine Änderung.

Merken: Der Strom macht das Feld, und das Feld läuft in konzentrischen Kreisen um den Leiter — sternförmig wäre elektrisch. Ferromagnetisch heißt verstärken; von den geprüften Stoffen tut das nur Eisen. Ein Kupfer- oder Aluminiumkern verstärkt nicht, sondern verdrängt das hochfrequente Feld aus seinem Volumen. Kleinerer Feldquerschnitt heißt kleinere Induktivität. Verstärken und verdrängen sind zwei verschiedene Dinge.

Der Zusammenhang

Jeder Strom erzeugt ein Magnetfeld, und dieses Feld UMRINGT den Leiter: die Feldlinien sind geschlossene, konzentrische Kreise um den Draht, bei konstantem Gleichstrom ein stehendes Bild. Daraus folgt der Unterschied zum elektrischen Feld. Elektrische Feldlinien beginnen und enden an Ladungen und stehen sternförmig von einem Leiter ab; magnetische Feldlinien haben keinen Anfang und kein Ende, sie laufen um den Strom herum. Sternförmig ist also die falsche Form, und elektrisch die falsche Art von Feld. Wickelt man den Leiter zu einer Spule, liegen viele solche Ringe hintereinander und fassen sich zu einem gemeinsamen Feld zusammen; das ist die Induktivität. Was ein Kern daran ändert, hängt am Werkstoff, und hier sind zwei Wörter sauber auseinanderzuhalten: verstärken und verdrängen. Ein ferromagnetischer Stoff VERSTÄRKT das Feld. Er lässt sich magnetisieren und führt das Feld, sodass bei gleichem Strom mehr Feld zusammenkommt und die Induktivität steigt. Bei Raumtemperatur ist Eisen ein solcher Stoff; Kupfer, Chrom und Aluminium sind es nicht. Ein Kern aus Kupfer oder Aluminium verstärkt darum nichts. Er tut bei Hochfrequenz etwas anderes: das schnell wechselnde Magnetfeld kann in das gut leitende Metall nicht eindringen, es wird aus dem Kernvolumen VERDRÄNGT. Dem Feld bleibt ein kleinerer Querschnitt, und deshalb wird die Induktivität kleiner. Zwei Verwechslungen liegen dicht daneben. Erstens: gut Strom leiten ist nicht dasselbe wie gut Feld führen, und ein Metall, das nicht ferromagnetisch ist, schwächt das Feld nicht durch Ferromagnetismus. Zweitens: das Feld wird nicht kurzgeschlossen und verschwindet nicht — ein Magnetfeld lässt sich nicht kurzschließen, es weicht nur aus. Und wirkungslos ist ein solcher Kern erst recht nicht; seine Wirkung geht nur in die verkleinernde Richtung.

Herkunft: Fragenkatalog Klasse E, Fragen EB201, EB204 und EB205; die Formulierung „konzentrische Kreise“ und die Begründung über den verkleinerten Feldquerschnitt stammen wörtlich aus den richtigen Antworten. Die Formelsammlung hilft bei diesen drei Fragen nicht, es sind Begriffsfragen; Spulenformeln stehen auf Blatt 13, Werkstofftabellen auf Blatt 21. Zusatzwissen und nicht geprüft: dass die Verdrängung des HF-Feldes auf Wirbelströmen im leitenden Kern beruht; dass neben Eisen auch Nickel und Kobalt ferromagnetisch sind; dass die Feldlinien eine Umlaufrichtung haben, die sich aus der Stromrichtung ergibt.

Diese Prüfungsfragen gehören dazu

▶ Im Trainer üben Alle Begriffsblätter