Wirbelströme sind elektrische Ströme, die in leitenden Materialien auftreten, wenn diese einem sich ändernden Magnetfeld ausgesetzt sind. Diese Ströme fließen kreisförmig in der Ebene des leitenden Materials und erzeugen ihr eigenes Magnetfeld, das dem ursprünglichen Magnetfeld entgegengesetzt ist. Das Phänomen wurde erstmals von dem französischen Physiker Jean-Bernard Léon Foucault im Jahr 1851 beschrieben, weshalb Wirbelströme auch als Foucault-Ströme bezeichnet werden.
Wirbelströme entstehen durch die **elektromagnetische Induktion**, einem Prinzip, das von Michael Faraday entdeckt wurde. Wenn ein leitfähiges Material in einem sich ändernden Magnetfeld liegt oder sich durch ein Magnetfeld bewegt, werden elektrische Spannungen im Material erzeugt. Diese Spannungen führen zu kreisförmigen Strömen, den sogenannten Wirbelströmen.
Die Stärke der Wirbelströme hängt von verschiedenen Faktoren ab:
In vielen Anwendungen verursachen Wirbelströme unerwünschte Energieverluste, die als **Wirbelstromverluste** bezeichnet werden. Diese Verluste treten durch die Umwandlung von elektrischer Energie in Wärme auf und sind besonders problematisch in:
Um die Verluste durch Wirbelströme zu minimieren, werden in technischen Anwendungen verschiedene Maßnahmen ergriffen:
Obwohl Wirbelströme oft als Verlustfaktor betrachtet werden, gibt es auch Anwendungen, bei denen sie gezielt genutzt werden:
Wussten Sie, dass Wirbelströme sogar in der Natur vorkommen? Wenn ein leitfähiges Material, wie ein Aluminiumring, in ein starkes Magnetfeld fällt, erzeugen die Wirbelströme eine Abstoßung zwischen dem Ring und dem Magneten. Dieses Prinzip wird in Experimenten oft verwendet, um die Grundlagen der elektromagnetischen Induktion zu demonstrieren.