Wirbelstrombremse

Bewegt sich ein elektrisch leitender Gegenstand in einem veränderlichen Magnetfeld, dann werden in ihm Wirbelströme induziert. Diese Wirbelströme kann man zur Bremsung oder Dämpfung einer Bewegung nutzen. Das Verfahren wird häufig eingesetzt, wenn man eine direkte mechanische Belastung von Bauteilen vermeiden will.

Lässt man zwischen den Polen eines starken Magneten eine Metallscheibe vorbeipendeln, bemerkt man schon nach kurzer Zeit, dass die Scheibe merklich verlangsamt wird. Die Erklärung für diese Beobachtung erfolgt durch das Induktionsgesetz und das lenzsche Gesetz:

Da sich die Metallplatte periodisch in das Magnetfeld hinein und aus ihm heraus bewegt, wird sie von einem sich ändernden Magnetfeld durchsetzt. Außerdem besitzt sie gegenüber dem Magnetfeld eine Relativgeschwindigkeit. Demzufolge kommt es zur Induktion eines Stromes innerhalb der Metallplatte. Dieser Strom ist umso stärker, je schneller die Metallplatte das Magnetfeld passiert.
Nach dem lenzschen Gesetz ist der induzierte Strom so gerichtet, dass er der Ursache seiner Entstehung entgegenwirkt. Daher erfolgt eine Abbremsung der Metallplatte bis zum völligen Stillstand.

Für technisch Anwendungen ist in diesem Zusammenhang interessant, dass es - im Gegensatz zu herkömmlichen mechanischen Bremsen - nicht zu einem direkten Kontakt zwischen Bremsvorrichtung (den Magneten) und abzubremsenden Teilen (rotierenden Scheiben, Rädern oder ähnliche Bauteile) kommen muss. Da die Wirbelströme aber auch immer eine Erwärmung der Metallteile verursachen, wirkt sich unter Umständen die Erhitzung der Bremsvorrichtung nachteilig aus.

Eine Wirbelstrombremse wird unter anderem in einemEnergiezähler eingesetzt. Außerdem finden sie in vielen Messinstrumenten Anwendung, wobei man die Zeit zum Einpendeln des Messzeigers auf dem angezeigten Messwert mit einer Dämpfungsscheibe oder einem Dämpfungsrahmen aus Aluminium und einem kleinen Magneten wirkungsvoll mittels Wirbelströmen verkürzt. Auf einen gesonderten Magneten kann man verzichten, wenn das Messinstrument ohnehin auf der Wirkung einer Magnetspule beruht (Drehspulmessinstrumente).