Die Wirbelstrombremse.

Mit einer Wirbelstrombremse kann man - wie der Name schon sagt - mit Hilfe von Wirbelströmen einen metallischen Gegenstand (z.B. eine Bremsscheibe) abbremsen, und zwar berührungslos und daher praktisch verschleißfrei!

1) Eine Aluplatte wird im Magnetfeld bewegt.

Das Foto zeigt den Versuchsaufbau von der Seite: Zwei Trafospulen erzeugen zwischen den tellerförmigen Polschuhen ein kräftiges Magnetfeld. In diesem Magnetfeld ist eine kleine Aluminiumplatte wie ein Pendel aufgehängt. Das Video ist von der rechten Seite her aufgenommen .

Versucht man die Platte durch das Magnetfeld zu "schieben" oder zu ziehen, so spürt man eine Gegenkraft. Dies ist auch unabhängig davon, ob man die Platte von links oder vor rechts in das Feld, oder auch aus dem Feld, bewegen möchte.
Es ist ein Gefühl, als verschiebe man die Platte in einem sehr zähen Material - wie z.B. Honig.

Das folgende Video zeigt dies:

2) Was passiert hier?

Um besser überlegen zu können, nehmen wir nur eine mögliche quadratische Bewegungsbahn für die Ringströme in der Aluminiumplatte an. In Wirklichkeit verlaufen diese Ströme ringförmig im Metall und können jede beliebige Kreisbahn haben.

Einbringen von links	Einbringen von rechts
Die Aluminiumplatte (grau) wird nach rechts in den Feldbereich eingeführt (Richtung der Geschwindigkeit v). Nach der Drei-Finger-Regel der linken Hand erfahren die Elektronen im rechten Teil die Lorentzkraft nach unten. Der Ringstrom verläuft daher im Uhrzeigersinn. Der rechte Leiterteil verhält sich also wie ein stromdurchflossener Leiter im Magnetfeld. Auf die in diesem Teil von oben nach unten bewegten Elektronen wirkt nach der Drei-Finger-Regel eine zweite Lorentzkraft (grün) nach links. Diese Lorentzkraft bremst das Eindringen der Platte ins Magnetfeld.	Die Aluminiumplatte (grau) wird nach links in den Feldbereich eingeführt (Richtung der Geschwindigkeit v). Nach der Drei-Finger-Regel der linken Hand erfahren die Elektronen linken Teil die Lorentzkraft nach oben. Der Ringstrom verläuft daher im Uhrzeigersinn. Der linke Leiterteil verhält sich also wie ein stromdurchflossener Leiter im Magnetfeld. Auf die in diesem Teil von unten nach oben bewegten Elektronen wirkt nach der Drei-Finger-Regel eine zweite Lorentzkraft (grün) nach rechts. Diese Lorentzkraft bremst das Eindringen der Platte ins Magnetfeld.

Auch wenn man die Platte aus dem Feld bewegen möchte passiert dasselbe - es treten Kräfte entgehen der Bewegungsrichtung auf. Dabei dreht sich jeweils die Umlaufrichtung der Wirbelströme ebenfalls um.

Es tritt also stets eine Kraft entgegen der Bewegungsrichtung auf, wenn sich der magnetische Fluss in der Aluplatte verändert, dadurch eine Induktionsspannung entsteht und ein Induktionsstrom zustande kommt.
Auch dies ist ein Beleg für die lenzsche Regel.

Vergleiche hierzu auch folgende Seite zur lenzschen Regel: Seite zur lenzschen Regel

3) Das Waltenhoff Pendel.

Die Aluminiumplatte ist teilweise massiv, teilweise sind Schlitze hineingeschnitten, so dass die Anordnung wie ein "Kamm" aussieht. Im massiven Aluminium (unten) können sich Ringströme ausbilden. Die Schlitze im kammförmigen Teil wirken isolierend, daher können sich im oberen Teil keine Ringströme ausbilden. Dies ist das gleiche Prinzip wie beim Versuch seltsamer Trafo.

Video zum Waltenhoff Pendelversuch:

Zunächst wird das Pendel so eingespannt, dass die geschlitzte, kammförmige Seite durch das Magnetfeld bewegt wird. Obwohl die Spule die ganze Zeit ein Magnetfeld erzeugt, wird das Pendel kaum gebremst (nur durch Reibung und Luftwiderstand).
Durch die Schlitze können sich keine Ringströme ausbilden.

Danach wird das Blech umgedreht.

Zuächst gibt es keinen Stromfluss in den Spulen und das Pendel bewegt sich ebenfalls kaum gebremst.
Nach kurzer Zeit wird der Schalter geschlossen: die Spulen erzeugen danach ein kräftiges Magnetfeld. Nun wird das Pendel sehr stark abgebremst.

Sie können die Filme auch hier herunterladen:

wirbelstrombremse.flv (FLV Format 1,9 MB).

wirbelstrombremse2.flv (FLV Format 1,2 MB).
(Rechter Mausklick und "Ziel speichern unter")
Zur Wiedergabe eignet sich z.B. der kostenlose VLC-Player http://www.videolan.org/vlc/

Grüninger, Landesbildungsserver, 2011