Direkter Nachweis von Wirbelströmem im Physikunterricht

Ein direkter Nachweis von Wirbelströmen ist mit geringem Aufwand im Physikunterricht möglich. Benötigt wird ein AD-Wandler, z.B. ein Cassy der Firma Leybold-Didactic, eine Transformatorspule, ein Permanentmagnet und ein Aluminiumblech.

Wie dies geschehen kann, ist in Abb.1 dargestellt. Eine Spule ( 2000 Windungen ) mit einem starken Magneten als Kern ist zu sehen. Über dieser Spule wird zunächst ein quadratisches Aluminiumblech (10cm· 10cm) gehalten und dann schnell nach oben gezogen. In der Spule ist hierbei eine elektrische Spannung nachweisbar, deren zeitlicher Verlauf im Diagramm der Abb.2 dargestellt ist.

Abb.1

Abb.2

Erklärung:

Das durch die Aluminiumplatte greifende Magnetfeld des Stabmagneten induziert eine Spannung in die Platte, unter der sich in ihr ein Kreisstrom (Wirbelstrom) ausbildet. Das zu und dann abnehmende Magnetfeld dieses Wirbelstroms bewirkt eine Spannung in der Spule. Man könnte meinen, dass die Induktionsspannung auf eine Erschütterung des Magneten infolge der von der Aluminiumplatte verursachten Luftbewegung zurückzuführen ist. Zur Prüfung einer solchen Behauptung wird das Experiment mit einer Pappscheibe wiederholt die der Form nach der Aluminiumscheibe gleicht. Hierbei bleibt die Induktionsspannung aus.

Anmerkung: Da der Autor als Pensionär keinen Zugang zu einer Physiksammlung einer Schule hat, musste er, abgesehen von einem Pocket-Cassy, das Experiment mit selbst angefertigten Dingen realisieren. Für die problemlose Durchführung sprechen die von ihm eingesetzten, in der Abb.3 dargestellten Teile, ein Aluminiumblech, ein Magnet und eine Spule.

Abb.3