⊙ Elektronen kommen aus der Zeichenebene
⊗ Elektronen gehen in die Zeichenebene
Kompassnadel: roter Teil = Nordpol
Blaue Linien = Feldlinien
Rechts dargestellt ist ein geschlossener Eisenkern mit der Spule auf dem linken Schenkel. Die kurzen Pfeile auf der Spule zeigen den Elektronenfluss an der Vorderseite der Windungen. Die blauen Linien sind schematisch gezeichnete Feldlinien im Eisen.
Dargestellt ist der Längsschnitt der Spule (Elektronenflussrichtung, − → +). Die Kompassnadeln zeigen auch das schwache Erdmagnetfeld (≈ 0,05 mT, nach oben), das ohne Strom allein wirkt.
Messwerte
Magnetfeld im Inneren (Spulenmitte bzw. Kern): –
–
B ~ I · N/L (B ist proportional zu Stromstärke mal Windungsdichte)
Windungsdichte N/L = – · –
Die Spule ist hier eher kurz im Vergleich zu ihrem Durchmesser. Die Formel gilt genau nur für lange Spulen. Die dargestellten Feldlinien sind trotzdem berechnet.
Offener Eisenstab: Das Eisen hat μr = –. Weil die Feldlinien außen durch die Luft zurück müssen, wird das Feld aber nur um etwa – verstärkt, fast unabhängig vom Material (Stab etwa zehnmal so lang wie dick). Den vollen Wert erreicht erst der geschlossene Eisenkern. Die Feldlinienform ist vereinfacht dargestellt.
Geschlossener Eisenkern: Die Feldlinien bleiben fast vollständig im Eisen und müssen nicht durch die Luft. Es wirkt die volle Verstärkung des Materials. Außerhalb ist das Feld sehr klein, die Kompassnadeln zeigen nur das Erdfeld. In der Formel zählt jetzt die Länge ℓ des Weges im Eisen statt der Spulenlänge.
Sättigung: Ab etwa 1 bis 2 T sind (im Modell der Elementarmagnete) fast alle im Eisen ausgerichtet. Mehr Strom bringt dann kaum noch mehr Feld. Die Kurve ist hier vereinfacht dargestellt.