Hallo, ich habe mir den Artikel zu Spulen durchgelesen. Dort wird von der Sättigung gesprochen und auch gleich ein paar Werte verschiedener Materialien genannt. Aber wie sieht das bei Luft aus? Gar keine Sättigung? Viele Grüße Sebihepp
Eigendlich ist die Sättigung ein Sonderfall. Wenn ein magnetisches Feld existiert. So erzeugt dieses einen magnetischen Fluss. In der Luft oder im Vakuum ist das Verhältniss zwischen Feld und Fluss durch die Permeabilität bestimmt. Bei Eisen ensteht bei selber Feldstärke mehr Fluss als bei Luft. Dies gilt aber nur in bestimmten Grenzen. Wenn diese überschritten werden spricht man von Sättigung. http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Permeability_by_Zureks.svg&filetimestamp=20090419113525 Im Vakuum ist das Verhältniss zwischen Feld und Fluss eine gerade. Bei Eisen ist die Steigung am Anfang sehr stark später flacht die Funktion ab.
Bringt dir mal Permeabilität und Sättungsfeldstärke nicht durcheinander.
Hmm, ich habe mich nämlich gefragt ob eine Speicherspule mit Luftkern möglich ist?
Soweit ich weiß ja, allerdings benötigt man zu viele Windungen/zu Viel Draht. Bzw. die Größe der Spule wäre riesig.
Sebastian Hepp schrieb: > Hmm, ich habe mich nämlich gefragt ob eine Speicherspule mit Luftkern > möglich ist? Möglich ja, aber die geometrische Größe einer Luftspule ist erheblich höher (nicht nur Faktor 2-3, eher so Faktor 100-1000) als die einer Spule mit Eisenkern bei gleicher Induktivität.
> Hmm, ich habe mich nämlich gefragt ob eine Speicherspule mit Luftkern > möglich ist? Als Speicher dient ein ferroelektrischer Kern. Daher nein. > Soweit ich weiß ja, allerdings benötigt man zu viele Windungen/zu Viel > Draht. Bzw. die Größe der Spule wäre riesig. Sicher, Simon und Michael? Wenn ich eine Spule aus Kupferdraht habe, gibt es keine Festkörperstrukturen, die einen Magnetisierungszustand speichern können. Mal grundsätzlich, jenseits der Begriffe der Magnetostatik: Um in einem Material eine dauerhafte Magnetisierung zu erzeugen, muss das Material gewisse Strukturen mitbringen, so dass eine Magnetisierung eine energetische Veränderung des Materials bewirken kann. Im Falle des Ferromagnetismus sind dies Festkörperstrukturen, die sich in einem Bereich von einigen hundert Atomen zu einer Struktur formieren (die Weißschen Bezirke). Die Neuausrichtung dieser Strukturen entspricht einem Informationszuwachs (und damit einer Verminderung der Entropie). Das können nur wenige Materialien - das ist ein Effekt, der auf speziellen Eigenschaften von Festkörpern beruht. Ein klassisches Gas (Luft) kann solche Eigenschaften niemals aufweisen, weil die einzige Wechselwirkung durch Stöße zustande kommt - auch ein Gas, dass über eine merkliche Permeabilität verfügt, könnte eine solche Korrelation niemals aufrecht erhalten.
Nils schrieb: > Mal grundsätzlich Mal grundsätzlich: Jedwede Energie im Eisenkern tut nur eines: Verluste erzeugen. Es ist die Induktivität, die ein Maß für die Energie darstellt und nicht die Magnetisierung. Das zeigt auch die bekannte Formel:
Wenn du nun sagst, dass eine Luftspule keine Energie speichern kann sagst du im Prinzip, dass sie keine Induktivität besitzt. Das ist aber nicht der Fall wie wir ja alle wissen. Keine Frage, die Energie einer Luftspule ist verdammt gering ;).
Michael - sie speichert Energie - aber doch nicht permanent. Das sieht man ja an der Formel: I = dQ/dt und daher im stationären Fall w = 0. Anders gesprochen: Die Energiespeicherung in einem Magnetfeld, erzeugt durch eine Spule beruht auf ein nichtverschwindendes dQ/dt. Es gibt einen Idealfall, in dem sich das Magnetfeld einer Spule einfrieren lässt - die Supraleitung. Aber das taucht in der Elektrodynamik nur als Grenzfall (Ginsburg-Landau) auf - es ist eher ein typisch quantenmechanischer Effekt. Die Bemerkung von Sebastian zielte ja auf den Vergleich von ferromagentischen Kernen und Luft, also einem Gas - und ein klassisches Gas kann seine Energie nicht minimieren, so wie es bei der Neuausrichtung von Weißschen Bezirken passiert.
Nils schrieb: > Michael - sie speichert Energie - aber doch nicht permanent. Das macht auch eine Eisenspule nicht. Nils schrieb: > Anders gesprochen: Die Energiespeicherung in einem Magnetfeld, erzeugt > durch eine Spule beruht auf ein nichtverschwindendes dQ/dt. Auch das ist klar, eine Spule kann nur Energie speichern wenn Strom fließt....das gilt für Eisen- und Luftspulen...war das der klassische Beinschuss nun? ;)
@Michael: > Wenn du nun sagst, dass eine Luftspule keine Energie speichern kann > sagst du im Prinzip, dass sie keine Induktivität besitzt. w = 0 -> L = 0 ist ein Trugschluss, da L als abgeleitete Materialgröße nicht verschwinden kann w = 0 -> I = 0 ist die korrkete Deutung > Auch das ist klar, eine Spule kann nur Energie speichern wenn Strom > fließt....das gilt für Eisen- und Luftspulen...war das der klassische > Beinschuss nun? ;) Was denn nun? Vorher hast Du behauptet Speichern wären ohne Stromfluss möglich und nu? Ich behaupte, zum dauerhaften Speichern brauchst Du Materialien, die aufgrund von Festkörpereigenschaften einen energetisch günstigeren Zustand einnehmen können. Das sind eben jene Ferrit-Speicherkerne, die sich auch nach Ausschalten des Stromflusses auslesen lassen. Sebastian hat doch klar auf das Speichern in Luft abgehoben. Möchtest Du jetzt mit mir Maxwell-Theorie spielen?
Es geht auch mit einer Luftspule, aber wie oben schon gesagt, ist die entsprechende Luftspule mechanisch relativ groß. Bei größerer Leistung (z.B. Schweißgeräte) werden zum Teil auch Luftspulen verwendet. So viel größer muß die Luftspule auch nicht werden, denn Spulen mit einem echt geschlossen Kern und hoher Permeabilität sind kaum also Speicherspulen geeigent, weil sie zu früh in Sättigung gehen. Ab einer gewissen Größe braucht man daher einen Luftspalt. Bei einer Spule mit Ferromagnetischem Kern und Luftspalt wird übrigens die meiste Energie im Luftspalt gespeichert und nicht im Kern.
Die Aussage, dass bis jetzt nur Feststoffe eine magnetische Energie speichern können ist korrekt. Jedoch ist dies eine Eigenschaft, welche bei eine Speicherspule unerwünscht ist. Denn es muss Energie aufgebracht werden, um diesen dauerhaften Energiespeiche zu laden und zu entladen. Die Energie im Magnetfeld ist unabhängig von der dauerhaften Energie im Kernmaterial. Diese ist nur abhängig von der Induktivität sowie vom Strom.
@Ulrich: Das sind doch aber Systeme, die ständig 'gepumpt' werden: Ähnlich wie ein Kondensator elektr. Energie speichert, werden in Deinem Beispiel Spulen genutzt, um magnet. Energie zu speichern und diese bei 'Zusammenbruch' wieder als Strom abzugeben. Verstehe ich Dich da richtig? Aber damit wird doch nicht dauerhaft Information gespeichert, so wie in einem Ferrit-Speicher.
@ A. R. > Die Energie im Magnetfeld ist unabhängig von der dauerhaften Energie im > Kernmaterial. Diese ist nur abhängig von der Induktivität sowie vom > Strom. Das Kernmaterial ist nach Maxwell eine Materialeigenschaft und sollte daher in das L mit einfließen - korrigiere mich bitte, wenn ich verkehrt liegen sollte. Nachtrag: Eigentlich bin ich mir sicher, dass das Kernmaterial per Müh-R mit einfliesst - ansonsten wäre ja der Anschluss der Elektrodymamik an die Thermodymamik und damit jede Energiebetrachtung nicht möglich.
Nils: Diese Remanenz von Ferromagnetika ist für Informationsspeicherung wichtig. Diese Anwendung hat mit der Anwendung als Energiezwischenspeicher beispielsweise in einem Schaltwandler überhaupt nichts gemein. Gruß Dennis
Nils schrieb: > Was denn nun? Vorher hast Du behauptet Speichern wären ohne Stromfluss > möglich und nu? Wo hab ich das behauptet?
> Hmm, ich habe mich nämlich gefragt ob eine Speicherspule mit > Luftkern möglich ist? Nach soviel toller Theorie kann ich dir bestaetigen das es auch in der Praxis moeglich ist. :-) Ich hab so vor 20Jahre mal einen Wandler 12V->24V 3-4A gebaut. Mit einem TL497. Die Spule war ein selbstgewickelter Klotz mit ungefaehr 5-6cm Kantenlaenge. Ich hab damit meinen WTCP im Auto betrieben. Allerdings bin ich spaeter darauf gekommen das der Loetkolben auch mit 12V funktioniert. Er hat dann zwar deutlich weniger Leistung, aber fuer ein paar Kabel fuers Autoradio reicht es. Olaf
Olaf schrieb: > Nach soviel toller Theorie kann ich dir bestaetigen das es auch in > der Praxis moeglich ist. :-) Klar geht es, Nils hat bei Speicherspule nur nicht an Energiespeicher wie man ihn beim Step-Up/ Step-Down Wandler benötigt gedacht sondern eher an Informationsspeicher wie eine Speicherzelle einer SD-Karte. Das geht mit einer Luftspule natürlich nicht mangels Material, dass über länger Zeit die Magnetisierung behält.
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