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Forum: HF, Funk und Felder Kraft auf Objekt im Magnetfeld


Autor: User (Gast)
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Eigentlich würde ich diese Frage im Offtopic posten, aber da kann ich 
als Gast ja nichts mehr schreiben...


Mich würde interessieren, wie man die Kraft, die auf einen Metallkörper 
der sich in einem Magnetfeld befindet berechnen kann. Ich habe z.B. 
einen Eisenquader mit 1cm Kantenlänge und möchte wissen, mit wieviel 
Newton er in Richtung eines Magneten gezogen wird (abhängig von der 
Entfernung zum Magneten, der Querschnitt des Magneten sei hier sehr groß 
gegenüber dem Eisenquader, wesshalb ein annähernd homogenes Magnetfeld 
vorausgesetzt werden kann).

Lässt sich soetwas überhaupt mit vertretbarem Aufwand ausrechnen, oder 
kann man das nur abschätzen und nachmessen? Die Kraft hängt ja von einer 
Vielzahl von Faktoren ab (Flussdichte, Abstand und auf Form und Material 
des Objekts)

Geht der Ansatz den Quader in infinitesimale Teilchen zu zerlegen und 
die einzelnen Kräfte aufzuintegrieren in die richtige Richtung oder ist 
das schlichtweg vom Rechenaufwand her nicht möglich?

Bin auf Antworten gespannt.

Autor: Steffen (Gast)
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Das ist sogar recht trivial,
Auf integrieren musst du da erst mal gar nichts, du brauchst den Abstand 
die Stärke des Magneten (T) und die Größe der Fläche die zu den 
Feldlinien orthogonal steht.

Formel habe ich gerade nicht im Kopf, sollte aber im Netz schnell zu 
finden sein.

Evtl musst du noch eine Gegenkraftberücksichtigen, (Reibung, 
Erdanziehung etc)

Gruß

Autor: User (Gast)
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>und die Größe der Fläche die zu den Feldlinien orthogonal steht.

Das ist bei einem Quader ja noch ganz einfach, aber was mache ich wenn 
ich z.B. einen Kegel habe? Je nach Abstand ist die Fläche ja anders.

Im Netz habe ich schon gesucht und nichts gefunden. Heute morgen habe 
ich aber endlich das hier gefunden:

http://www.energie.ch/at/mag/maxwellkraft.htm

Wie gehe ich vor wenn die Oberfläche nicht eben ist?

Autor: Aahh (Gast)
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Die Schwierigkeit bei magnetischen Materialien sind dann noch die 
Magnetisierung, Remanenzfeldstaerke, das nichtlineare Verhalten, 
frequenzabhaengigkeiten, usw.

Autor: User (Gast)
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Das kann schon sein aber trotzdem stellt sich für mich die Frage, welche 
Fläche ich für die Berechnung verwenden muss.


Ein Beispiel

_______
|       |
|       |
|       |   Spule mit Eisenkern
|_______|


   /\
  /  \   Kegel im Magnetfeld
 /____\



Was für eine Fläche verwende ich in der obigen Formel, um die Kraft die 
das Magnetfeld auf den Kegel ausübt zu berechnen? Und was für eine 
Feldlinienlänge?

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Die Feldlinien sind ja alle geschlossen wegen Div(B)=0. Dh wenn man die 
Feldlinie hat kann man die Laenge dann schon bestimmen. Wie wird eine 
Magnetfeldlinie in den Koerper eingesaugt ? Ist schon eher das Problem.

Magnetfelder gehoeren zu den eher schwieriger zu rechneneden Themen der 
Alltags-Physik. Als Physiker rate ich davon ab.

Autor: User (Gast)
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>Die Feldlinien sind ja alle geschlossen wegen Div(B)=0. Dh wenn man die
>Feldlinie hat kann man die Laenge dann schon bestimmen. Wie wird eine
>Magnetfeldlinie in den Koerper eingesaugt ? Ist schon eher das Problem.

Ja die Feldlinien sind schon alle geschlossen. Aber wie berechne ich 
eigentlich die durchschnittliche Länge der Feldlinien, die durch eine 
Luftspule erzeugt werden? Die werden ja immer länger, je weiter außen 
sie liegen, aber die Flussdichte nimmt nach außen hin ja auch ab...

Bei dem obigen Link von mir gehen die Feldlinien alle durch das 
Eisenteil, aber bei einer Luftspule wird das schwieriger. Gibts dafür 
eine Formel?

Das Thema Magnetismus ist sicher nicht einfach zu rechnen, aber es würde 
mich interessieren.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Man nimmt mal das anregende Feld, welches einfach zu rechnen ist und 
stellt die Objekte rein. Das anregende Feld rechent man als 
Linienintegral ueber die anregende Spule und integriert die 
Vektorgroesse auf.
Magnetische Objekte saugen nun die B-Feldlinien an. Das Material kommt 
dabei als Tensor vor. Das bedeutet aus einem Verktor wird ein anderer 
Vektor. Und schliesslich die Kraft... wie veraendert sich das Feld wenn 
man das Objekt um einen kleinen Betrag verschieben wuerde.

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