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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Magnetfeld Abschirmung


Autor: Daniel (Gast)
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"Stahl ist nämlich ferromagnetisch und darüberhinaus elektrisch leitend. 
Ein Stahlrohr schirmt daher sowohl magnetische als auch 
elektromagnetische und elektrische Felder ab, ein Kupferrohr 
elektromagnetische und elektrische Felder"

kann jemand erklären warum Kupfer magnetische Felder nicht abschirmt?
kann man die überhaupt abschirmen?
ich habe gedacht, dass statisches magnetisches Feld
immer alles durchdringt.

Gruss, Daniel

Autor: Stefan Schütte (Gast)
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Tach,
die Antwort hast Du schon selbst gegeben: Kupfer ist kein 
ferromagnetischer Werkstoff.
Man kann magnetische Felder durch Abschirmung dämpfen. Das Problem liegt
auch nicht bei den statischen Feldern, sondern bei den dynamischen.
Bess demnähx
Stefan

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Ausschlaggebend für die Wirkung eines Materials auf Magnetfelder ist die 
Permeabilität. Die ist bei Kupfer ähnlich wie bei Luft, das heißt Kupfer 
hat auf statische Magnetfelder praktisch keinen Einfluß. Um Magnetfelder 
abzuschirmen braucht man Materialien mit einer hohen Permeabilität, z.B. 
Eisen.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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> "Stahl ist nämlich ferromagnetisch und darüberhinaus elektrisch leitend.
> Ein Stahlrohr schirmt daher sowohl magnetische als auch
> elektromagnetische und elektrische Felder ab, ein Kupferrohr
> elektromagnetische und elektrische Felder"
Das ist so wie es da steht ziemlicher Blödsinn. Wo stammt diese Aussage 
her? Es gibt magnetische und elektrische Felder, wobei es bei den 
magnetischen Feldern völlig wurscht ist, ob sie von einem elektrischen 
Strom oder einem permanent magnetisierten Körper (Dauermagnet) erzeugt 
werden. Vermutlich sollten hier statische und Wechselfelder gemeint 
sein... Und ein Kupferrohr schirmt gar kein magnetisches Feld ab, da 
Kupfer diamagnetisch ist (Permeabilität kleiner 1).

Zur Erklärung der Schirmwirkung von Para-, Ferro- und Ferrimagnetika 
(generell und vereinfacht ausgedrückt):
Magnetische Feldlinien sind immer geschlossen (das magnetische Feld ist 
quellenfrei). Und da sie sich (vergleichbar mit dem elektrischen Strom, 
der ebenfalls immer im geschlossenen Kreis fließt) immer den Weg des 
geringsten Widerstands suchen, kann man mit Materialien, die einen 
geringen magnetischen Widerstand aufweisen (die also eine hohe relative 
Permeabilität besitzen) quasi für einen "magnetischen Kurzschluss" 
sorgen, also die Feldlinien "zwingen", den Weg durch das Material zu 
nehmen und nicht durch die Umgebung. Luft besitzt eine relative 
Permeabilität von 1, während Ferromagnetika im Bereich einige 10000 
liegen können. Dementsprechend ist auch die Feldliniendichte 
(magnetische Flussdichte) innerhalb dieser Materialien um den 
entsprechenden Faktor größer. Eine vollständige Abschirmung magnetischer 
Felder ist allerdings tatsächlich nicht möglich, da immer ein mehr oder 
weniger geringer Anteil der Feldlinien den magnetischen Körper 
durchdringt (Wie bei einer Parallelschaltung von Widerständen: Wenn man 
einem großen Widerstand (für das Magnetfeld z.B. Luft) einen 
vergleichsweise sehr kleinen Widerstand (z.B. Eisen) parallelschaltet, 
dann wird der kleine Widerstand den größten Anteil des Stroms 
übernehmen, der große Widerstand wird aber immer einen kleinen 
Stromanteil behalten, auch wenn dieser bei einem entsprechenden 
Verhältnis der Widerstände irgendwann vernachlässigbar wird).

Ein elektrisches Feld lässt sich mit jedem gut leitfähigen Material 
praktisch vollständig abschirmen, da eine leitfähige Oberfläche eine 
Äquipotenzialfläche darstellt (Prinzip Faradayscher Käfig).

Autor: Geniesser (Gast)
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dünne Bleche aus einer Nickel-Eisen Legierung schirmen Magnetfelder ganz 
gut ab (Stichwort Mu-Metall)

Autor: 20° (Gast)
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> (Stichwort Mu-Metall)

Jau, das waren noch Zeiten, als wir Mu-Metall-Kegel für 
Oszillograpfenröhren gedenggelt haben. Echte Klempnerarbeit!

Autor: Willi Wacker (williwacker)
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Ein statisches magnetisches Feld kann dir egal sein. Ein Strom, und das 
ist die uns störende Wirkung, kann nur von einem sich verändernden 
magnetischen Feld erzeugt  / induziert werden.

So hat das Erdmagnetfeld, da es sich nicht ändert, auch keinen Einfluss 
auf unsere Schaltungen.

Eine Abschirmung aus Silber oder Kupfer schützt den/die innenliegenden 
Leiter nur gegen elektrische Felder.

Wollte man die Leiter auf diese Art gegen magnetische Felder schützen, 
müsste die Abschirmung Eisen enthalten (siehe andere Beiträge). 
Allerdings spielt hier die Dicke eine wesentliche Rolle, die ist 
frequenzabhängig. Das wird dann recht teuer.

Hier gibt es aber einen Kniff. Das sich verändernde Magnetfeld erzeugt 
einen Strom, der proportional zur Fläche des elektrischen Kreises ist. 
Wenn man die beiden Leiter nun paarweise verdrillt (twisted pair), dann 
heben sich die positiven und negativen Flachen aus (ziemlich gut 
wenigstens). Dies sieht man bei Netzwerkkabeln (unter der Abschirmung 
versteckt oder noch besser bei Telefonkabeln. Bei Haustürklingeln sieht 
man es auch, aber hier dient es eher der Verhinderung der Störung DURCH 
die Klingel.

Das ist mir noch dazu eingefallen, möge es der eine oder andere 
interessant gefunden haben.

Ciao
Willi Wacker

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Frequenzabhänge magnetische Schirmwirkung von Kupfer und Stahl.

Wie man sieht ist bei gleicher Dicke unter 100kHz Stahl besser als 
Kupfer,
darüber ist Kupfer besser.

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Kupfer Michi wrote:
> Frequenzabhänge magnetische Schirmwirkung von Kupfer und Stahl.
>
> Wie man sieht ist bei gleicher Dicke unter 100kHz Stahl besser als
> Kupfer,
> darüber ist Kupfer besser.
Das Bild hat nichts mit Schirmwirkung zu tun! Da geht es um die "Skin 
Depth", die Eindringtiefe des Stromes in den Leiter in Abhängigkeit von 
der Frequenz beim sog. Skineffekt.

Aluminium ist paramagnetisch und Kupfer diamagnetisch (wie oben schon 
erwähnt) und sind zum Abschirmen magnetischer Felder ungeeignet (wobei 
Alu da noch besser ist als Kupfer).

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Die Skintiefe hat schon was mit der Abschirmung zu tun; je kleiner die 
Skintiefe, desto besser die Abschirmwirkung des Materials.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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>je kleiner die Skintiefe, desto besser die Abschirmwirkung des Materials

So verstehe auch ich diesen Text.

Es wird ja auch ausdrücklich von der magnetischen Schirmwirkung 
gesprochen.
1mm Cu schafft bei 10kHz 9dB, Stahl braucht dafür nur ~0.3mm oder bei 
1mm schafft Stahl ~27dB

Autor: Magnetikus (Gast)
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MU-Metall passiv oder gegenmagnetische Abschirmug aktiv.

Autor: Daniel (Gast)
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magn. Fluss B ist kontinuerlich am Medienübergang, deswegen gilt
H1*u1 = H2*u2
ist u2 zb sehr gross, dann wird H2 klein
also in anderen Worten wird Magnetfeld sehr schwach
Verstehe ich das richtig, dass man über ein grosses
u eine gute magnetische Leitfähigkeit definiert?

Aber andererseits sind doch gerade diamagnetischie
Materiallien so definiert, dass sie ein gegen H Feld
aufbauen. Oder verwechsele ich was?

Regards, Daniel

Autor: sven s. (Gast)
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@ Johannes M.

> vergleichbar mit dem elektrischen Strom,
> der ebenfalls immer im geschlossenen Kreis fließt

sorry junge aber das ist total falsch.


gruss sven

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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sven s. wrote:
> @ Johannes M.
>
>> vergleichbar mit dem elektrischen Strom,
>> der ebenfalls immer im geschlossenen Kreis fließt
>
> sorry junge aber das ist total falsch.
Ist es nicht (jedenfalls nicht "total"). Es ist nur ein Vergleich, der 
das Prinzip erklären sollte, und ich denke, das tut er ganz gut. 
Allerdings (wie auch von den anderen oben gesagt) trifft dieser 
Vergleich in erster Linie für statische und niederfrequente Felder zu. 
Bei höheren Frequenzen spielen dann die Wirbelströme (und in Verbindung 
damit auch der Skineffekt bzw. Stromverdrängung) eine immer größere 
Rolle.

Dementsprechend auch SORRY an Kupfer Michi: Ich hatte das Posting so 
verstanden, als ob Du meintest, dass der Skineffekt allein die 
Schirmwirkung eines Materials definiert. Aber man muss sich den 
dabeistehenden Text durchlesen, was ich auch am Anfang nicht gründlich 
genug getan habe...

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