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Eisenkern

Ein Eisenkern, auch Magnetkern oder magnetischer Kern genannt, ist eine Komponente zur Erzeugung von Induktivität, einer Eigenschaft, die elektrischer Stromkreise oder Bauelemente wie zum Beispiel Spulen aufweisen. Er findet deshalb auch bei Transformatoren eine Verwendung. Die elektromagnetische Induktion verursacht ein elektrisches Feld durch die Änderung der magnetischen Flussdichte.

Was bedeutet Induktion in der Physik?

Wenn ein elektrischer Leiter (z.B. Spule) senkrecht zu den Feldlinien eines magnetischen Feldes bewegt wird, entsteht dabei zwischen seinen Enden eine elektrische Spannung, die Induktionsspannung. Dies wird durch die Lorentzkraft verursacht, welche auf die Elektronen innerhalb des Leiters einwirkt. Eine Änderung des von der Spule umgebenden Magnetfeldes hat einen direkten Einfluss auf die Induktionsspannung. Laut Induktionsgesetz ist die Induktionsspannung größer:

• Je schneller sich die Spule im Magnetfeld bewegt
• Je stärker die Änderung des umfassenden Magnetfeldes ist
• Je schneller sich die magnetische Feldstärke ändert

Zur Erzeugung elektromagnetischer Induktion kann das Magnetfeld eines Dauermagneten oder Elektromagneten benutzt werden. Wie stark diese Spannung ausfällt, ist primär von der Art der Spule abhängig, also:

• Je nach Windungsanzahl der Spule
• Je nach der Größe der Querschnitts-Fläche der Spule

Besitzt die Induktionsspule einen zusätzlichen Eisenkern, fällt die magnetische Spannung signifikant höher aus.

Was ist ein Eisenkern?

Ein Magnetkern muss nicht zwangsläufig aus Eisen bestehen, wie der Name vermuten lassen würde. Vielmehr kommen dafür alle weichmagnetischen Materialien in Frage, die eine hohe magnetische Sättigungsflussdichte und eine starke magnetische Permeabilität aufweisen. Wenn der elektrische Leiter der Spule mit Strom durchflossen wird, lässt sich der entstehende magnetische Fluss so verlustarm bündeln. Mögliche Werkstoffe sind:

• Ferromagnetische Metalllegierungen in Blech- oder Pulverform (Elektroblech oder Metallisches Glas, also Amorphe Metalle)
• Oxidkeramische ferrimagnetische Substanzen (Ferrite aus dem Eisenoxid oder Magnetit)

Der geringe Restmagnetismus ist notwendig, damit bei der Ummagnetisierung im Wechselstrombetrieb möglichst wenig Spannung verloren geht. Eisenkerne aus Elektroblech verringern durch gegenseitige Isolierung sogenannte Wirbelstromverluste, also jenen Strom in einem inhomogenen Magnetfeld, der durch die zeitliche Änderung eines Magnetfeldes entsteht. Bei Gleichstrom hingegen lassen sich problemlos auch ungeblechte, d.h. massive Eisenkerne verwenden.