Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Helmholtz Spule


von Moritz (Gast)


Lesenswert?

Hallo zusammen,

ich stehe gerade eigentlich mehr vor einem mechanischen Problem als vor 
einem elektrischen. Und da ich mechanisch keine Leuchte bin, hoffe ich, 
dass mir einer von euch helfen kann. Mir fällt einfach nichts ein!

Ich will mir eine Helmholtz- Spule mit einem Meter Durchmesser bauen. 
Die zwei Spulen sollen etwa 40cm Abstand haben.

Hat jemand ne Idee, wie ich den einen Meter Durchmesser hin bekommen 
soll? Ich dachte schon an Fahrrad- Alufelgen. Aber ich weiß nicht, wie 
sich das Alu bei meinen Messungen bemerkbar macht.

Hat schon mal einer von euch so was gebaut?
Danke an alle.

Gruß

von helmholtz (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

SRY, ist ein wenig OT, aber warum nur 40cm Abstand. Normalerweise macht 
man ja d=R, also bei dir auch 1m. Sieh dir mal den Anhang an und 
vergleiche mal die Homogenität.

von dvh (Gast)


Lesenswert?

Hallo,
der Abstand der beiden Spulen muss gerade R betragen.
Fahrrad Alufelgen sind ideal für die Bewicklung mit 
Kupfer-Lackdraht(Stahlfelgen sind nicht gut da ferromagnetisch). 
Wikipedia zeigt das Prinzip und Beispiele.
dvh

von Moritz (Gast)


Lesenswert?

@helmholtz: Sorry, aber das war der innere Abstand. Die Außenmaße sind 
natürlich größer. Du hast mit d/2 schon recht.

@dvh: Ich finde das mit den Felgen auch nicht schlecht, jedoch weiß ich 
nicht, wie ich die zwei Felgen stabil verbinden soll.

Gruß

von Sven (Gast)


Lesenswert?

Messingstäbe ausm Baumarkt, Messingmuttern+Schrauben.

von Moritz (Gast)


Lesenswert?

Was gibt es denn für Felgengrößen? Ich hab davon keine Ahnung?

von Andrew T. (marsufant)


Lesenswert?

Moritz schrieb:
> Was gibt es denn für Felgengrößen? Ich hab davon keine Ahnung?


12,16,20,24,26 und 28 zoll findest Du häufig.

von Moritz (Gast)


Lesenswert?

Naja Scheiße, alles nicht groß genug.

Fällt sonst noch jemand etwas ein?

von Marvin S. (demo)


Lesenswert?

Wie waers mit einer dicken Multiplexplatte, da mit Stichsaege einen Ring 
rausschneiden, dann noch zwei duennere Platten, ebenfalls einen Ring mit 
gleichem Innen- und groesserem Aussendurchmesser ausschneiden. Das dann 
aufeinanderkleben und fertig bist du :) .

Gruesse

Marvin

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@  Moritz (Gast)

>Ich will mir eine Helmholtz- Spule mit einem Meter Durchmesser bauen.

Und was soll das am Ende werden?

>soll? Ich dachte schon an Fahrrad- Alufelgen. Aber ich weiß nicht, wie
>sich das Alu bei meinen Messungen bemerkbar macht.

Und was willst du mit einer Helmholtzspule, wenn dir derartige 
Grundlagen fehlen?
Bei Gleichstrom ist das ALU magnetisch unwirksam, bei Wechselstrom gibt 
es Wirbelströme und damit ein Verformung des Magnetfelds.

MfG
Falk

von Moritz (Gast)


Lesenswert?

@Marvin S.: Sehr gute Idee!

@Falk Brunner: Ich weiß selbst, dass hier Wirbelströme entstehen. Jedoch 
hab ich schon solche Spulen mit Alukörper gesehen. Der Grund für den Bau 
dieser Spule ist, dass ich Gerätefunktionen in diesem homogenen Feld 
testen will. Ich will wissen, ob dieses Feld Einfluss auf mein Gerät 
hat.

von Helmholtz (Gast)


Lesenswert?

Moritz schrieb:
> Der Grund für den Bau
> dieser Spule ist, dass ich Gerätefunktionen in diesem homogenen Feld
> testen will. Ich will wissen, ob dieses Feld Einfluss auf mein Gerät
> hat.

Dann nimm lieber einen Dauermagneten und setzt den nahe ans Gerät. Mit 
einer Helmholtzspule bekommst du nicht gerade ein großes Feld (je nach 
Windungszahl und Strom).

von Moritz (Gast)


Lesenswert?

Ich benötige aber auch Wechselfelder, also wird das mit dem 
Dauermagneten ein Problem.

von Andrew T. (marsufant)


Lesenswert?

Moritz schrieb:
> Ich benötige aber auch Wechselfelder, also wird das mit dem
> Dauermagneten ein Problem.


Dann nimm halt die bereits vorgeschlagene Lösung einer Holzrahmenspule.
Entweder aus dem "Vollen" sägen oder aus dünnen Leisten biegen.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@  Moritz (Gast)

>Ich benötige aber auch Wechselfelder, also wird das mit dem
>Dauermagneten ein Problem.

Spann den Magneten in den Akkuschrauber ;-)

von Helmholtz (Gast)


Lesenswert?

Die obigen Bilder bezogen sich übrigens auf eine Windungszahl von N=20 
und einen Strom von I=0,1A. Da I, N und das daraus resultierende B-Feld 
proportional zueinander sind, kannst du ungefähr abschätzen wie viele 
Wicklungen du für ein vernünftiges Feld benötigst bzw. wie viel Strom du 
brauchst (dementsprechend natürlich auch die Kabeldicke auslegen). Zur 
Orientierung, das Erdmagnetfeld hat ca 30µT. Also bräuchtest du dafür 
schon einmal die 15-fache Windungszahl oder den 15-fachen Strom.

Also ca. 300 Wicklungen. Bei einem Umfang von 6,28m sind das schon 
alleine ca. 1,9km Kabel...

Nur mal so als Denkanstoß

von Moritz (Gast)


Lesenswert?

Ich weiß, ich bin auch schon mal erschrocken!

Ich hab mir ausgerechnet, wenn ich auf eine Feldstärke von 30 A/m in der 
Mitte zwischen den zwei Spulen kommen will, muss ich bei 1A~ ca. 25 
Windungen je Spule haben. Ich hoffe das stimmt, ich muss nochmal 
nachrechnen.

Wenn ich nun einen Durchmesser von 1m habe, ergibt sich ein Umfang von 
ca. 3,14m. Das heißt, 50 x 3,14m = 157m.

Gruß

von Helmholtz (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

N=25 kommt schon gut hin (siehe Anhang).
Ich hab mit folgenden Parametern gerechnet:

L = 5*1e-3;     % Länge der Spule [m]
R = 500*1e-3;   % Radius der Spulenwindungen [m]
d = R;          % Abstand der beiden Spulen [m]
% von links außen der ersten Spule bis rechts außen der zweiten Spule
N = 25;         % Windungszahl
I = 1;          % Strom [A]
mu_0 = 1;       % magnetische Feldkonstante [V*s/(A*m)]

Da ich mit µ0=1 gerechnet habe, ist es jetzt natürlich ein H-Feld, also 
nicht von der Beschriftung irritieren lassen. Ich war nur zu faul das zu 
ändern ;)

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@  Moritz (Gast)

>Mitte zwischen den zwei Spulen kommen will, muss ich bei 1A~ ca. 25
>Windungen je Spule haben. Ich hoffe das stimmt, ich muss nochmal
>nachrechnen.

Na ich würde lieber 1 Windung mit 25A nehemen, die bekommt man locker 
dauerhaft durch 2,5mm^2 Kupfer. Ist einfacher zu wickeln. ;-)

MfG
Falk

von Moritz (Gast)


Lesenswert?

Super danke, dass du das nochmals simuliert hast.

Dann bin ich ja gar nicht so daneben gelegen. Ich glaub ich mach jetzt 
den Aufbau mit den Multiplexplatten.

Jetzt wäre es noch interessant, die Feldstärke in der Mitte der zwei 
Spulen zu messen. Muss ich mir aber erst mal durch den Kopf gehen 
lassen.

Danke an alle.

Gruß

von Moritz (Gast)


Lesenswert?

Wenn ich 25A~ stellen könnte, würde ich deinem Rat sofort folgen ;)

Ich denke ich kann mit 2 x 25 Windungen gut leben.

Gruß

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@  Moritz (Gast)

>Wenn ich 25A~ stellen könnte, würde ich deinem Rat sofort folgen ;)

Schon mal was von einem Transformator gehört? Ich nehme an du willst 
25A/ 50Hz haben. Ein mittlerer Ringkerntrafo macht das, die 
Sekundärwicklung kann man einfach selber neu mit ein paar Windungen 
wickeln. Davor ein kleiner Stelltrafo, fertig. Denn schliesslich haben 
die Spulen mit einer Windung nur wenig ohmschen Widerstand, da brauch 
man kaum Spannung, Prinzip des Schweißtrafos.

MFG
Falk

von Olof G. (ole)


Lesenswert?

Moritz schrieb:
> Super danke, dass du das nochmals simuliert hast.
>
> Dann bin ich ja gar nicht so daneben gelegen. Ich glaub ich mach jetzt
> den Aufbau mit den Multiplexplatten.
>

Moin,

als ich hab da schon einen schönen Aufbau aus HulaHoop Reifen gesehen!


Gruß,

Olof

von Ulrich (Gast)


Lesenswert?

Ob man nun 1 Windung mit 25 A oder 25 Windungen mit 1 A nimmt macht 
nicht so viel Unterschied. Um die Verluste gleich kleine zu bekommen 
braucht man in beidne Fällen die gleiche Menge Kupfer. Wegen der 
Zuleitungen und Stromquelle werden die 25 Windungen mit 1 A einfacher zu 
handhaben sein.

von Moritz (Gast)


Lesenswert?

@Falk Brunner:

> ...Prinzip des Schweißtrafos.

Du hast schon recht, aber das kann ich alles nicht so einfach 
beschaffen.


@Olof Gutowski: Auch eine sehr gute Idee. Das Gebilde sollte dann halt 
nur noch ordentlich versteift werden.

von Peter (Gast)


Lesenswert?

>Ich benötige aber auch Wechselfelder, also wird das mit dem
>Dauermagneten ein Problem.

Dann ist auch die Alufelge ein Problem, diese wird zu einer 
Kurzschlusswindung, welche Dein magnetisches Wechselfeld wieder 
absorbiert.

von Moritz (Gast)


Lesenswert?

Die Alufelge ist schon ausgeschieden, war nur ein kurzer Gedanke. Aber 
wenn man länger drüber nachdenkt, merkt man, dass es nix taugt.

Gruß

von Andrew T. (marsufant)


Lesenswert?

Wie gesagt, dünne Holzleisten (z.B. 40 x 4 mm, ... m lang, mehrere 
hintereinander) biegen und mehrlagig mit Holzleim final fixieren ist DIY 
tauglich und letztlich sehr stabil. Selbst erprobt mit Erfolg.

von Moritz (Gast)


Lesenswert?

Ich glaub ich fahr jetzt einfach mal in den Baumarkt und schau mich um.
Vielleicht sticht mir was ins Auge.
Das mit den dünnen Leisten scheint auch ganz gut zu sein!

von Helmholtz (Gast)


Lesenswert?

Wie wär's, wenn du dir im Baumarkt einfach einen geeigneten Eimer oder 
eine Regenwassertonne holst...

von Moritz (Gast)


Lesenswert?

Auch keine schlechte Idee! Müsste man sich dann noch zurecht sägen, aber 
dann hätte man schon mal die Rundung.

von Marvin S. (demo)


Lesenswert?

Andrew Taylor schrieb:
> Wie gesagt, dünne Holzleisten (z.B. 40 x 4 mm, ... m lang, mehrere
> hintereinander) biegen und mehrlagig mit Holzleim final fixieren ist DIY
> tauglich und letztlich sehr stabil. Selbst erprobt mit Erfolg.
Das geht natuerlich auch - Holz biegen, sodass es nachher auch 
einigermassen rund ist, ist aber imho eine Kunst fuer sich. Ich hab das 
einmal gemacht, um eine Rueckwand fuer ein grosses Holz-Modell eines 
Kaesestuecks zu bekommen: Das ist alles geworden, aber nicht 
gleichmaessig rund.

Aber vielleicht geht das mit duennen Leisten aus einem passenden Holz 
tatsaechlich besser - da bin ich kein Profi.

Gruesse

Marvin

von Andrew T. (marsufant)


Lesenswert?

Helmholtz schrieb:
> Wie wär's, wenn du dir im Baumarkt einfach einen geeigneten Eimer oder
> eine Regenwassertonne holst...


Z.B. 95 ltr Speiskübel aus der DIY-Baustoff Abteilung von "Bauhaus".
Kommt dicht an 1 m Durchmesser

Marvin S. schrieb:

> Aber vielleicht geht das mit duennen Leisten aus einem passenden Holz
> tatsaechlich besser - da bin ich kein Profi.
>


Es geht mit DÜNNEN Leisten IN DER TAT BESSER.

von Moritz (Gast)


Lesenswert?

Erstmal danke an alle!

Hat jemand zufällig noch ne Idee, wie ich die Feldstärke zwischen den 
zwei Spulen auf einfache Weise grob messen kann?

Gruß

von Stephan (Gast)


Lesenswert?

Moritz schrieb:
> Hat jemand zufällig noch ne Idee, wie ich die Feldstärke zwischen den
> zwei Spulen auf einfache Weise grob messen kann?

Evtl. mit nem Kompass die Verfälschung des Erdmagnetfeldes ermitteln. 
Zur Stärke des ERdmagnetfeldes nach Region sollten Daten aufzutreiben 
sein.

von Hartech-harings@web.de (Gast)


Lesenswert?

Man nehme 2 große Runddeckel von 1 Meter Durchmesser. Diese hefte man 
mittels Schweißgerät aneinander. Zuletzt kann der freie Innere 
Durchmesser mittels Wasserstrahlschneiden geschnitten werden.

von Achim B. (bobdylan)


Lesenswert?

Hartech-harings@web.de schrieb:
> Man nehme 2 große Runddeckel von 1 Meter Durchmesser. Diese hefte man
> mittels Schweißgerät aneinander. Zuletzt kann der freie Innere
> Durchmesser mittels Wasserstrahlschneiden geschnitten werden.

Mist, das wollte ich auch schreiben! Aber erst im nächsten Jahr, weil 
ich die Idee noch etwas reifen lassen wollte.

Apropos "reifen"; habt ihr schon "umgesteckt"? Wir haben jetzt Oktober, 
und da sollten die griffigeren Runddeckel ans Auto!

von Genies in der Realität (Gast)


Lesenswert?

Achim B. schrieb:
> Mist, das wollte ich auch schreiben! Aber erst im nächsten Jahr, weil
> ich die Idee noch etwas reifen lassen wollte.

Mir ging es ganz ähnlich - ich wollte warten, bis das hier:

https://www.googleadservices.com/pagead/aclk?sa=L&ai=DChcSEwjB-bus1eTdAhUa4ncKHTs3ACkYABABGgJlZg&ohost=www.google.de&cid=CAESEeD2BLrI89sHeotiBzNa2amC&sig=AOD64_1IrQ0UIAbRa6GMBm6DmZMfqbDmmQ&ctype=5&q=&ved=0ahUKEwjhnLas1eTdAhVEyKQKHUSrBmUQ9aACCDE&adurl=

in allen Haushalten vorhanden (hat bis jetzt noch nicht jeder, aber es 
führt kein Weg dran vorbei). Achtung: Nicht mit dem Schlauch versuchen! 
Je nach Zittrigkeit des Anwenders beliebig unpräzise im Ergebnis.

Eine weitere Möglichkeit wäre ein Oberwasserspender 
(Miniatur-Wassertank, noch freier in der Positionierung wie der 
Teleskop-Hahn)!

data:image/jpeg;base64,/9j/4AAQSkZJRgABAQAAAQABAAD/2wCEAAkGBwgHBgkIBwgKC 
gkLDRYPDQwMDRsUFRAWIB0iIiAdHx8kKDQsJCYxJx8fLT0tMTU3Ojo6Iys/RD84QzQ5OjcBC 
goKDQwNGg8PGjclHyU3Nzc3Nzc3Nzc3Nzc3Nzc3Nzc3Nzc3Nzc3Nzc3Nzc3Nzc3Nzc3Nzc3N 
zc3Nzc3Nzc3N//AABEIAGoAQgMBIgACEQEDEQH/xAAbAAACAwEBAQAAAAAAAAAAAAACBQABA 
wQGB//EADsQAAEDAgMFBgMGBAcAAAAAAAECAxEABBIhMQUTIkFRFDJhcZGhBoHRFSNSU8HwQ 
nKx4RYkgqKjssL/xAAaAQACAwEBAAAAAAAAAAAAAAACAwABBQQG/8QAIhEAAgIBBAIDAQAAA 
AAAAAAAAAECEQMEEyFRMkESFTEF/9oADAMBAAIRAxEAPwBZhogMo5UWpmB8qICvRmLQATRAU 
YEEGAfOgdcSyIIKl8kJzJoZSUVb/AoxbdIuJ+VTCeVRKnEhXaGFMwYPEFAeZGn9K6krS22N2 
PvCM1Hl5UMMkZq4Oy545QdSVHKUEEgggjWqIJ1rYyTJOdCRTADKPCpWmGpUIQJowBHOakQYk 
HxFEBVFmLyVmIUUtwcWEwT0z5DWlDzCd82QOJSikgqKoEnrnT1YGGCRn1pVMupjkeQ8TWPrG 
3labNPSpbdnG+yE4d2pbZGIEpXhJ16fKuPZe079G2reyVcqeYcMEOiSBBOR15UwdVwoIiSVa 
ClGz0z8T2pKkgpMgK55HT98qXgbWRUFlVwdntYqlATlp41rFVFbplGWGro8NSoQACjSkxNCB 
Wg0qiAO5IKiYSkFRz0ApO2hSnguM1Hl4TQfFK7sNoFpcNNBtpbrgWsJKgIgDI55GvG3FttLE 
Uvs3CghIVxXJySSQDn5GsjVxbytmnppJY0j2FykhlEg6q1FIdnkf4pscJ/jOn8ppCoOtPNNK 
YcS4vCUjffi0zpta2F9buruwttu4tViAp8OKKoGmRB7wGuvlSsSakn0HkacT6QBOlEtooSJI 
nmOlVbu8CXEAHGkEfOrJJMnMnnW3dmUBFSrirqyjFIoxQCtBEaZ1RYsuLC2vNouXLrW+etko 
Q0hR4J4lGfHMegrNOw9kXK0OPWSHEu90rKpSrmk5+Hsa6bRX3l24EOKx3JzCZHCkI/81qVBB 
GJDm6cgK4e6rkoe3zg9aR8IPlod8pfh58bB2Wm4sf8AKIDSmQXUAn7xRBjn1FbO7D2fbM/aD 
Vulnsqg4nCTBCVBSjnqMoHrzrSzfF+8yIcb7MQyqBmrhczEaZAjwmnN2hFxZPWxbcCHGlNwE 
HQiKXCEJJtIOUpRaVk2ZBsGUgzgG7n+U4f0rpNKPha47RsoKOSg4okdCYUfdVNzE5V0QdxTE 
TVSaJUqqujBMOfWjTrWQoL10sWFy+ATu2lKEdYJqm6RFyzn2am4VYtLS81heUXRLJJAWoq/F 
49KO6Vcm33QdZxLRBAaPPIDvcz+vStkJFpaMtJE7tKUJA5wIAqrJOPC8rP8PidCr9B4edLS4 
oZfNivZlpesW7S7haF3CHUhvCJTgKFyDpnwwKfMtvlCXlvs7siUw0QVf7q5Vpc7K2pshJL6M 
M6GEu5fpWjbuYVmG1kiD/AvmPmffzpeJVaDyO+RX8NlLV1tG2EAIcBgfNJ/6g+RFO6R2xLPx 
TdIyCHWpy5nIz7Kp2qQSDTMPEa6Ay+Vl1KGalNFnMDWG0TNqEAE7x1tGXQrAPtNahRJkmlq3 
1uGHFEpklOQy9umVcupzrFHn2dGnwPLLj0drp7U4lI7msjknPPzOg8JPOu1HcSBpApOh91JJ 
3ipJnuDM6dKPtD/AOa5HgkVzL+hBejpegk/YyUT2Njh4e1ji/0roX8LZK1Rul5Ojp0V9fl0r 
gFzcbvdb10N4seEJETnn7mq372hdcIIgykGhjroq+A5aGTrkyuTuviC3U4VYw2nOMlAKKJ/5 
R6U8pItWMoxlRKRCZQJGh6dUj0rQ3LwSIdV4yP7VcdfCN8FS0E3XI2mpSjtNx+afb6VKL7GH 
TA+un2dvw3Y3+3tn3N409aspYcLeFbalFRw4uRypdbbO2m7ZMvoTa4HEJWN44QQkiR/XTwrz 
ab68tRu7W6fZQ530tuFIV5ga0GFM90elJm3k8uR0IrH48HpG7LaTr5ZSmzKsAWDjUQQcQGni 
gijVYbUQ4lG6titS1JwyvIhIVr0g+WR6GPMklZ4zigQJzgVQ4Tw5TkY5il7cehm5Ls9TcbP2 
myw69hslNtAnElSuJIkyP3z86Tfajv5TXofrS/CJ0HpV1NuPRNyXYxTf3Ds4LZC8OZwpUcvW 
uq7urttnEtu3CUHJKULBT60lkjQkeVXiURmonzNTbj0Tcl2dv2o7+U16H61K4KlTbj0VuS7P 
//Z

Schon nach dem nähsten Weihnachten könnte jeder das nötige Zeugs daheim 
haben! Was für ein suuuuuper Tipp, Mr. Hartech-harings!!!

(Vermutlich wird in den meisten roten Stiefelchen tatsächlich der von 
Ihnen genannte Wasserschneider zu finden sein - ist ja definitiv günstig 
genug, daß sogar für den ärmsten Obdachlosen locker erschwinglich!)

von U. B. (Gast)


Lesenswert?

>>> Was gibt es denn für Felgengrößen? Ich hab davon keine Ahnung?
>> 12,16,20,24,26 und 28 zoll findest Du häufig.

> Naja Sch..., alles nicht groß genug.
> Fällt sonst noch jemand etwas ein?

Felgen vom Hochrad?      SCNR

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.