Laser-Projektor selbstgebaut (Seite 2/7: Das Prinzip)
Ich will an der Stelle mal physikalisch erklären, warum sich der Arm eigentlich bewegt.
Zum einen haben wir einen Permanentmagnet in der Festplatte. Das ist ein Magnet, der seine magnetischen Eigenschaften immer hat, also der keinen Strom dazu braucht. Jeder Magnet hat einen Nord- und einen Südpol, wie ich hier gekennzeichnet habe. Der Magnet ist hier nur der obere Metallteil. Darunter befindet sich eine Trägerplatte, die für die Funktion unwichtig ist.
Magneten bilden immer ein Magnetfeld um sich herum aus, welches durch Magnetfeldlinien verdeutlicht werden kann. Magnetfeldlinien sind immer geschlossen, also haben keinen Anfang und kein Ende. Sie verlaufen im Magnet von Süd- zum Nordpol und außerhalb wieder zurück zum Südpol.
Bildquelle: NASA
Dann haben wir eine Spule, die sich flach liegend über unserem Magnet befindet. Sie ist mit dem Lesearm verbunden, also kann in der liegenden Position über dem Permanentmagnet hin und her schweben.
Diese Spule kann ebenfalls ein Magnetfeld ausbilden, aber nur, wenn sie von einem Strom durchflossen wird. Der Strom ist im folgenden Bild mit I und den blauen Pfeilen gekennzeichnet. Er fließt durch den einen Draht in die Spule hinein, anschließend entlang der Spule ganz oft im Kreis und schließlich durch den anderen Draht wieder aus der Spule heraus. Je stärker der fließende Strom wird, umso stärker ist auch das Magnetfeld. Das Magnetfeld ist durch B und die grünen Pfeile gekennzeichnet. Polt man den Strom um, so dreht sich auch das Magnetfeld um. Vergrößer dir mal das folgende Bild, um es besser zu verstehen! Links: Der Strom fließt im Uhrzeigersinn und das Magnetfeld verläuft von oben durch den Kunststoffkern unter die Spule. Wenn man so will, haben wir knapp unter der Spule die Wirkung eines Nordpols und knapp über der Spule die Wirkung eines Südpols. Wir haben gelernt, dass Magnetfeldlinien immer geschlossen sind. Hier in der Skizze ist nicht eingezeichnet, dass die Feldlinien außen um die Spule wieder nach oben verlaufen. Rechts: Fließt der Strom gegen den Uhrzeigersinn, zeigt das Magnetfeld in der Spule nach oben (und verläuft außerhalb der Spule wieder nach unten). Wir haben also hier knapp über der Spule gedanklich einen Nordpol und unter der Spule den Südpol.
So etwa kann man sich das Magnetfeld der Spule vorstellen. Die Spule wird hier von der Seite betrachtet.
Wer jetzt ein bisschen kombiniert, der versteht es bereits: Wir wissen, dass unterschiedliche Pole sich anziehen. Je nach Stromrichtung in der Spule können wir das Magnetfeld der Spule verändern. Und je nach Stromstärke ist es unterschiedlich stark. Wird die Spule z.B. so durchflossen, dass sie unter sich einen gedanklichen Nordpol ausbildet und befindet sie sich dabei über dem Nordpol des Permanentmagneten, dann stoßen sich die beiden gleichen Pole ab. Die Spule wird also entlang ihrer Drehachse zum Südpol des Permanentmagneten gezogen.
Ich habe auch ausprobiert, was passiert, wenn ich die Spule aus ihrer Drehachse befreie, also sie lose auf den Magnet lege oder mit der Hand in einem kurzen Abstand darüber festhalte. Wie zu erwarten war, bewegt sie sich nicht mehr in der Drehrichtung, sondern vom Permanentmagnet weg, bzw. zu ihm hin.
Hier gibt es ein Video, in dem du sehen kannst, wie der Lesekopf sich zur Musik bewegt: Laser-Projektor Prinzip (990 kB, Video ist in DivX 5.2)
