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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Magnetfeld vs. Eisenrohr


Autor: Geri (Gast)
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Hallo zusammen

Wenn ein Magnetfeld auf ein Eisenrohr einwirkt, dann wird es im 
Eisenrohr verstärkt und die Feldlinien wandern gegenüber wieder heraus:) 
Der Kern des Rohres ist meines Wissens feldfrei.

Wenn man nun umgekehrt einen stromdurchflossenen elktrischen Leiter, der 
sich koaxial in einem Eisenrohr befindet, hat,  dann ist aussen das 
gleich starke Feld messbar wie ohne Rohr.

Weiss jemand von euch vielleicht wieso das so ist?

Beste Grüsse

Geri

Autor: L. T. (calmato)
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Das Magnetfeld wird (meines Wissens) einfach nur übertragen. Es wird 
nicht verstärkt oder der Gleichen. Der Eisenstab nimmt wie von dir schon 
richtig erkannt die Magnetfelder "auf" und gibt sich mit gleicher 
"Stärke" weiter.

Hoffe das ist richtig so....

MFG
Stefan

Autor: Geri (Gast)
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Hallo Stefan

Vielen Dank für deine Meinung.


Wenn das Eisenrohr als Übertrager wirkt, wieso ist das innere des Rohres 
aber feldfrei, wenn man von aussen ein Magnetfeld anlegt?

Bzgl. verstärkende Wirkung:
Wenn man das Magnetfeld zweiner gleicher stromdurchflossene Spulen 
misst, dann ist die magnetische Wirkung jener mit Eisenkern aber doch 
auch stärker... Ok, für diesen Fall ja auch egal. Man kann zumindest ein 
Feld messen...:)

Beste Grüsse

Geri

Autor: Armin (Gast)
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ihr müsst unterscheiden zwischen der
"magnetischen Feldstärke H und der magnetischen Flussdichte B"
--> http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetische_Feldst%C3%A4rke

Das Rohr mit "Luftkern" wirkt wie eine Parallelschaltung von 
Widerständen in einem Schaltkreis.
Das Feld H (vergleichbar mit elektrischer Spannung U) verursacht in 
Eisen (großes µ) einen großen Fluss B und in der Luft (kleines µ) einen 
sehr viel Kleineren.

Ich schätze mal bei dem Beispiel mit dem stromdurchflossenen Leiter 
wirkt das Ganze eher als Reihenschaltung, dafür ist das aber bei mir zu 
lange her...

Geri schrieb:
> Wenn man das Magnetfeld zweiner gleicher stromdurchflossene Spulen
> misst, dann ist die magnetische Wirkung jener mit Eisenkern aber doch
> auch stärker...

was meinst du mit "magnetischer Wirkung"?

Autor: Geri (Gast)
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Hallo Armin

Danke für deine Infos. Den Unterschied zwischen B und H (BH :) kenne 
ich)

>>Das Rohr mit "Luftkern" wirkt wie eine Parallelschaltung von
>Widerständen in einem Schaltkreis. Das kann ich mir sehr gut vorstellen.


Bzgl.Stromdurchflossener Leiter im Rohr:
Hängt es auch damit zusammen, welche Richtung die Feldlinien haben.

Wie würdest du dir die Anordnung der Widerstände reindenken:)?


>was meinst du mit "magnetischer Wirkung"?
Ich meinte die resultierende Kraftwirkung des Magneten.

Beste Grüsse

Geri

Autor: Armin (Gast)
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naja ein Magnetfeld ist ein reines Wirbelfeld. Das heißt es gibt (anders 
als beim E-Feld) weder ein Anfang noch ein Ende.

Das hab ich bei meinem Beitrag oben zwischenzeitlich vergessen. War da 
beim E-Feld :S


Also um den stromdurchflossenen Leiter sind die Feldlininen kreisförmig 
angeordnet. Insofern ergibt sich mit dem Rohr außenrum auch eine 
Parallelschaltung. Sorry.



Bleibt von mir nur noch eine eher unbefriedigende Erklärung für das am 
Anfang beschriebene Phänomen: In beiden Fällen verhält sich das 
Eisenrohr identisch, nur aufgrund der Geometrie lässt sich in der 
Situation "Feld kommt von außen" der Fluss in der Luft eher 
vernachlässigen.
Wüsste spontan nicht, was da sonst dahinter stecken könnte

Autor: Geri (Gast)
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Danke Armin. Vielleicht haben die anderen Experten noch Erklärungen 
dafür wenn sie morgen früh munter sind.

Geri

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Geri schrieb:
> Wenn ein Magnetfeld auf ein Eisenrohr einwirkt, dann wird es im
> Eisenrohr verstärkt und die Feldlinien wandern gegenüber wieder heraus:)
> Der Kern des Rohres ist meines Wissens feldfrei.
>
> Wenn man nun umgekehrt einen stromdurchflossenen elktrischen Leiter, der
> sich koaxial in einem Eisenrohr befindet, hat,  dann ist aussen das
> gleich starke Feld messbar wie ohne Rohr.

Kann mich doch nicht zurück halten, Geri.

Der wesentliche Unterschied ist:
1. Das Eisen im geomagnetischen Feld.
2. Das Eisen um ein Leitungsstück der felderzeugenden Drahtschleife 
herum.

Ciao
Wolfgang Horn

Autor: Geri (Gast)
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Hallo Wolfgang

Würdest du das bitte noch etwas erläutern?


Vielen Dank

Geri

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Hi, Geri,

Nicht der lang gestreckte Leiter erzeugt das Magnetfeld.
Sondern der Stromfluss muss ja geschlossen werden, und sei es über eine 
Batterie. Diese Schleife erst erzeugt das Magnetfeld.

ciao
Wolfgang Horn

Autor: Frank Xy (flt)
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Wolfgang Horn schrieb:
> Hi, Geri,
>
> Nicht der lang gestreckte Leiter erzeugt das Magnetfeld.
> Sondern der Stromfluss muss ja geschlossen werden, und sei es über eine
> Batterie. Diese Schleife erst erzeugt das Magnetfeld.
>
> ciao
> Wolfgang Horn

Nein. Jeder stromdurchflossene Leiter wird von einem Magnetfeld 
umkreist.
In welche Form der Leiter gebogen wird ist nicht das Problem. Auch ein 
gestreckter Leiter ist von einem Feld umgeben.
Siehe Wikipedia/Durchsteckwandler.

mfg

Frank

Autor: Geri (Gast)
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Hallo Wolfgang

Wie lässt sich aber bitte erklären, dass das Feld im Inneren des Rohres, 
wenn das Feld von aussen einwirkt feldfrei ist.


Beste Grüsse

Geri

Autor: Frank Xy (flt)
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Geri schrieb:
> Hallo Wolfgang
>
> Wie lässt sich aber bitte erklären, dass das Feld im Inneren des Rohres,
> wenn das Feld von aussen einwirkt feldfrei ist.
>
>
> Beste Grüsse
>
> Geri

Das gilt nur solange das Eisen noch nicht magnetisch gesättigt ist.
Sobald das Eisen sättigt kann man das Magnetfeld auch im Rohr 
nachweisen.

mfg

Autor: Benni Nori (benninori)
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Um mal bei dem Beispiel Strom zu bleiben:
Stell dir mal vor dein Magnet der von außen auf das Rohr einwirkt ist 
eine Spannungsquelle deren Anschlüsse du an den Anfang und das Ende 
hällst. Von mir aus auch bit ein bisschen Abstand. Dann drehst du die 
Spannung immer weiter auf, bis der Funken überschlägt. Der Strom wird 
einen Teufel tun und durch das innere des Rohres fließen. Weg des 
geringsten Widerstands. Das trifft hier auch zu.

Autor: Geri (Gast)
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Hallo Franky vielen Dank für deine Infos!

Ok. Kann man hier auch noch folgendes dazu sagen?:

Das Magnetfeld, welches von aussen wirkt erzeugt im Eisenrohr einen 
magnetischen Spannungsabfall, der widerum ein Magnetfeld im Inneren des 
Rohres zur Folge hat
Gesetzten Fall, dass das Eisen nicht gesättigt ist:

a.) Ist das Mangetfeld im Rohr dann vernachlässigbar klein? Liegt es 
dann daran, dass das Eisen gegenüber der Luft eine viel höhere 
Permeabilität hat und die Feldlinien im Rohr gebündelt werden?


b.) Hebt sich auf?

Beste Grüsse und vielen Dank für die Mühe

Geri

Autor: Geri (Gast)
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@Benni: Das würde dann Punkt a meines letzten Kommentares bestätigen. 
Bisher hatte ich das auch verstanden.

Wenn ich mich noch richtig erinnern kann ist es in Ergänzung zu deinem 
wenn man dein Beispiel so, dass der Strom sogar in einer Eisenstange im 
Mittelpunkt 0 ist.

Beim Magentfeld ist es eben nur so, dass eben im Eisenrohrmantel auf 
Grund des magnetischen Spannungsafalles ein Magnetfeld entsteht..

Autor: Thomas Klima (rlyeh_drifter) Benutzerseite
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Die magnetische Spannung ist durch den Erzeuger des Feldes, den Strom 
gegeben.
Die Feldlinien breiten sich nun entlang des kleinsten magnetischen 
Widerstandes aus (so wie ein Stromteiler mit ohmschen Widerständen), und 
da das Eisen einen viel kleineren magnetischen Widerstand hat als die 
Luft im Inneren des Rohres wird man fast keine Feldlinien im Inneren 
finden. Also ist a richtig

Autor: Thomas Klima (rlyeh_drifter) Benutzerseite
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ich vergaß zu erwähnen, dass das Bild dann gilt, wenn die Quelle 
außerhalb des Eisenrohres liegt.

Kommt die Verwirrung vielleicht von Bildern aus dem elektrostatischen 
Feld, wo sich durch Influenz die Ladungen trennen und damit neue 
Flussquellen/-senken bilden?

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Frank Xy schrieb:
> Nein. Jeder stromdurchflossene Leiter wird von einem Magnetfeld
> umkreist.
> In welche Form der Leiter gebogen wird ist nicht das Problem. Auch ein
> gestreckter Leiter ist von einem Feld umgeben.

Hi, Frank,

autsch.

Ich habe Induktivität mit Windungszahl verwechselt mit dem magnetischen 
Feld.
Die geschlossene Schleife um den Ferritkern einer Spule bewirkt die 
Induktivität, 14,5 Windungen bedeuten nicht bedeutend mehr Induktivität 
als 14 Windungen.


Hi, geri,

> Wie lässt sich aber bitte erklären, dass das Feld im Inneren des Rohres,
> wenn das Feld von aussen einwirkt feldfrei ist.

Feldfrei? Nein, nicht völlig frei von Feldern. Sondern: Das Eisen mit 
seiner Permeabilität ist für das magnetische Feld ein sehr geringer 
"Widerstand".

Deshalb funktionieren auch magnetische Abschirmungen aus hochpermeablem 
Material wie Mumetall

Ciao
Wolfgang Horn

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Geri,

> Wenn ein Magnetfeld auf ein Eisenrohr einwirkt, dann wird es im
> Eisenrohr verstärkt und die Feldlinien wandern gegenüber wieder heraus:)
> Der Kern des Rohres ist meines Wissens feldfrei.
diese Vorstellung ist Murks. Eisen wirkt doch nicht als "Verstärker" für 
Magnetfelder!

Bei Deiner Frage solltest Du genauere Angaben zur Versuchsanordnung 
machen und spezifizieren, ob Du das H-Feld oder das B-Feld meinst.
* das H-Feld läßt sich über Ströme messen (Durchflutungsgesetz)
* das B-Feld läßt sich über Wechselspannungen messen (Induktionsgesetz)

> Wenn man nun umgekehrt einen stromdurchflossenen elktrischen Leiter, der
> sich koaxial in einem Eisenrohr befindet, hat,  dann ist aussen das
> gleich starke Feld messbar wie ohne Rohr.
Wenn Du den Strom im Leiter einprägst, Verschiebeströme vernachlässigst 
(da in der Regel sehr klein) und das Rohr stromfrei ist, ist das doch 
ohnehin klar:

H = I / (2 pi r)

Die Herleitung erfolgt über den Durchflutungssatz.


Gruß,.
  Michael

Autor: Geri (Gast)
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Hallo

@Thomas: Vielen Dank, langsam entsteht in meinem Hirn eine Verbidnung 
zwischen bestimmten Fragementen:)

Was passiert dann eigentlich bei einem Aluminiumrohr?
Wir haben wieder einen stromdurchflossenen Leiter, nun in einem 
Eisenrohr.
Hier entdecke ich noch einen Widerspruch? Eisen ist magnetisch sehr gut 
leitend. Aluminium nicht. Beide male tritt das magnetische Feld 
nachweislich ungehindert hindurch.

Vielen Dank nochmals und beste Grüsse

Geri

Autor: Geri (Gast)
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Irgendwie hinke ich mit meinen Beiträgen immer hinten nach:)


@Michael

>>Eisen wirkt doch nicht als "Verstärker" für Magnetfelder!
Eine stromdurchflossene Spule hat doch angbelich mit einem Eisenkern bei 
gleicher magnetischer Erregung ( Feldstärke ) auch eine erheblich 
größere magnetische Wirkung.

Nun aber zur Versuchsanordnung:

Fall 1: Stromdurchflosser Leiter, welcher sich in einem Eisenrohr 
befindet. Mit einer Strommesszange um das Rohr kann man den gleichen 
Strom messen wie ohne Eisenrohr. Die Messung erfolgt dort ja mit Hilfe 
von Hall-Sensoren. Diese messen das magnetische Feldstärke. Ich denke, 
ein Aluminiumrohr hat hier auch keinen Einfluss. Effekte durch das 
Material scheinen vernachlässigbar klein zu sein. Mir ist nur nicht ganz 
klar wieso.

Umgekehrt haben wir ein Eisenrohr, auf welches von aussen ein 
magnetisches Feld einwirkt. Wenn das Eisen des Eisenrohres nicht 
gesättigt ist, dann ist das Innere des Rohres feldfrei. Bei einem 
Aluminiumrohr wird es dann wahrscheinlich nicht so sein. Soviel ich die 
Theorie aus den bisherigen Kommentaren verstanden habe.

Ich glaube auch, dass man diesen Sachverhalt mit dem Durchflutungssatz 
erklären kann. Mir fehlt nur der Erklärungsansatz:)

Autor: Thomas Klima (rlyeh_drifter) Benutzerseite
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ok, folgendes:

2 dimensionales Modell: du schaust frontal auf einen Leiterquerschnitt 
und denkst dir, dass da ein Strom fließt. Dann bilden sich kreisförmig 
drumherum die Feldlinien. Nicht vergessen: keine mag. Monopole bis jetzt 
-> alle Feldlinien schließen sich. Stell dir vor du machst jetzt genau 
konzentrisch um den Leiterquerschnitt eine "Schicht" Eisen. Die 
magnetische Spannung ist proportional dem Strom (Durchflutungssatz), die 
magnetische Feldstärke ist aber proportional der mag. Spannung UND der 
Permeabilität, also hast im Eisen die µ_r - fache Feldstärke. Links und 
rechts neben dem Eisen ist aber die Feldstärke gleich (in erster 
Näherung, der Übergang ist nicht ganz so abrupt)
In unserem 3dimensionalen Raum ist diese "Schicht" um den Leiter herum 
dein Rohr um den Leiter, nachdem die Quelle im Rohr drinnen ist, sind 
dort auch Feldlinien, wäre die Quelle draußen könnte man es abschirmen.

Aluminium ist paramagnetisch, hat also ein µ_r von knapp über Eins, das 
ist im vergleich zu Eisen mit einem µ_r von 10 bei Sättigung bis 10000 
scho fast nix mehr.

Autor: Geri (Gast)
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Hallo Thomas

Vielen Dank für deine ausführliche Erklärung!!

Ich glaube, ich habe es nun gecheckt..:):)

Für den umgekehreten Fall (Magnetefeld von aussen auf Eisenrohr):

Ich weiss, wenn eine Magnetfeld von aussen auf das Eisenrohr wirkt, dann 
teilt sich
der magnetische Fluss auf (Parallelschaltung). Im Inneren des Rohres ist
das Feld dann fast 0. Halt nur fast:)

Darf man deine Überlegung aber auch auf diesen Fall anwenden, bei dem
das Magnetfeld nun von aussen auf das Eisenrohr wirkt? Es steht ja sonst 
einfach nur die Behauptung im Raum, es teile sich auf:)


Beste Grüsse und nochmals vielen Dank!!!

Geri

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