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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 2 Tesla Starke Magnetfelder für Bastler möglich?


Autor: Hobby (Gast)
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Hi.
Mich würde mal interessieren, ob man als Bastler sehr starke Magnetfeld 
Pulse produzieren kann. So 2 Tesla und mehr.
Beispielsweise Entladung einer Kondensatorenbank durch eine große 
Luftspule.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Gepulst - sicher. Aber was bringt's ? Von welchem Volumen sprechen wir ?

Autor: hans (Gast)
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Na klar - schliesslich ist der magnetische Fluss durch eine Fläche 
gleich dem sie umfliessenden Strom. Man muss nur die Fläche klein genug 
wählen um auf ein beliebig grosses Magenetfeld zu kommen ;-)

Autor: Hobby (Gast)
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Naja die Spule muss so groß sein, dass man etwas da drin mit einem 
starken Magnetstoß magnetisieren kann. Größe einer Kaffeetasse würde ich 
sagen.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Das gesetz von Biot-Savart laesst das Feld rechnen. Es ist das 
linienintegral entlang dem Weg. Ich glaube mich zu erinnern, dass das 
Feld H in A/m gleich dem Strom mal Windungszahl mal Durchmesser ist. Dh 
jetz muss man noch mit u0 multiplizieren, um das B Feld zu erhalten.

Autor: hans (Gast)
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A...aha Soooo. schrieb:
> Das gesetz von Biot-Savart laesst das Feld rechnen. Es ist das
> linienintegral entlang dem Weg.

Nicht ganz: Der Fluss (also das Flächenintegral) des Magnetfelds ist 
gleich gross wie der Strom, der die Fläche umfliesst. Im Fall der runden 
Spule ist der Strom = Windungszahl * I und der Fluss = Flächeninhalt * 
H.

Autor: Bernhard R. (barnyhh)
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Aus http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetresonanztomographie :
"Ein weiteres Unterscheidungskriterium neben der Bauform ist die Art der 
Magnetfelderzeugung, die bei niedrigen Feldstärken bis ca. 0,5 Tesla 
durch Permanentmagneten oder konventionelle Elektromagneten erfolgen 
kann, während bei höheren Feldstärken supraleitende Magnete eingesetzt 
werden."

2 Tesla mit Bastlermitteln? Ich weiß nicht so recht.

Bernhard

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Bernhard R. (barnyhh)

>2 Tesla mit Bastlermitteln? Ich weiß nicht so recht.

Statisch wird das eher nix, als Puls aber machbar.

http://de.wikipedia.org/wiki/Tesla_%28Einheit%29

Neodymmagnet kommt da schon ran, wenn gleich nur an der Oberfläche.

http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetische_Flussdichte

Wenn man mal überschlägig rechnet, braucht man bei eine Spule von 
angenommener Länge von 20cm und 20cm Durchmesser und einer Windungszahl 
von 1000 einen Strom von ~320A. Das man sowas als Dauerstrom nicht mit 
normalem Kupferdraht machen kann sollte klar sein, als Puls aber kein 
Thema. "Einfach" einen großen Kondensator mit hoher Spannung in die 
Spule entladen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Induktivit%C3%A4t#Ind...

Macht für unsere Spule ~135mH, schon ganz ordentlich für ne Luftspule. 
Wenn dort 320A durchfliessen sind das ~6900J, siehe

http://www.mikrocontroller.net/articles/Spule#Spul...

Hoppla! Nehmen wir einen Kondensator mit 10kV, so muss der 138uF haben. 
So ein Kondensator hat die Größe eines Benzinkanisters von ca. 10l und 
wiegt um die 15kg.

Viel Spass beim Basteln ;-)

Autor: hans (Gast)
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Bernhard R. schrieb:
> "Ein weiteres Unterscheidungskriterium neben der Bauform ist die Art der
> Magnetfelderzeugung, die bei niedrigen Feldstärken bis ca. 0,5 Tesla
> durch Permanentmagneten oder konventionelle Elektromagneten erfolgen
> kann, während bei höheren Feldstärken supraleitende Magnete eingesetzt
> werden."
>
> 2 Tesla mit Bastlermitteln? Ich weiß nicht so recht.

Damit da ein Mensch rein passt ist aber auch ein wirklich grosser 
Querschnitt notwendig. Nach obigem Rechenbeispiel mit den 320 Ampere bei 
20 cm Durchmesser kommt man auf noch gerade mal 3.2 Ampere bei 2 cm 
Durchmesser. (Da die Fläche ja ein Hunderstel so gross ist.)

Autor: Bernhard R. (barnyhh)
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Mein Wikipedia-Zitat gilt z.B. auch für Kleintier-MRTs (für Mäuse u.ä.).

Nach http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetische_Flussdichte ist die 
Flußdichte unabhängig vom Querschnitt der Spule; bei 2 cm Durchmesser 
sind also ebenfalls 320A erforderlich (B = µ * N/l * I: Flußdichte = 
Permeabilität * (Windungszahl/Spulenlänge) * Strom).

Im übrigen bin ich recht sicher, daß die Industrie die Untergrenze für 
den Einsatz supraleitender Magnete möglichst hoch hält. Schließlich 
verursacht die Kühlung der Supraleiter erhebliche Herstellungs- und 
Betriebskosten.

Ein wichtiger Aspekt ist die mechanische Stabilität der gesamten 
Anordnung. Die hier wirkenden Magnetkräfte sind "nicht ganz ohne". Nicht 
ohne Grund besteht in einem erheblichen Abstand um derartige Magnete 
herum ein absolutes Eisen-Verbot.

Bernhard

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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>Die hier wirkenden Magnetkräfte sind "nicht ganz ohne". Nicht
ohne Grund besteht in einem erheblichen Abstand um derartige Magnete
herum ein absolutes Eisen-Verbot.

Das war mal. Vor 30 Jahren brauchte man ein Chalet im Gruenen fuer einen 
Ganzkoerpermagneten. Mittlerweilse kat der Magnet eine 
Kompensationswicklung drauf, und daher ist das Feld in 5 metern oder so 
auf 10 Gauss unten.

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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Meine Firma baut Elektromagnete. 2T sind kein Problem. Die Induktivität 
liegt bei einigen 10H, während da Ströme im Bereich >100A fliessen.
Vom Schiff aus würd ich mal sagen, dass man sowas schon selber basteln 
kann, ust aber gefählrich. Denn da man so extrem hohe Ströme benötigt, 
muss man zwangsweise ein grösseres Netzteil selber basteln, welches mit 
dem Netz verbunden ist. Und spätestens ab da würde es mir zu Hause im 
Bastelkeller zu ungemütlich ;-)
Ohne ordentliche Leiterplatte würde ich das nicht ausprobieren. Bei 
einem Bastel-Drahtverhau wird ganz bestimmt früher oder später ein 
Unfall passieren.

Autor: Ulrich (Gast)
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Die Große eines Kaffebechers ist bei 2 T schon eine Herausforderung. Das 
sieht man schon an der Pulsenergie die man braucht. An der Energie sieht 
man auch die Damit verbundenen Gefahren. Entsprechend kleiner, auf etwa 
1/10 der Abmessungen und ensprechend 1/1000 des Volumens liegt die 
Energie dann bei rund 7 J - das ist noch mit Bastlermitteln zu machen.

Bei gepulsten Spulen kann es tatsächlich passieren das die Spule allein 
von den Magnetischen Kräften auseinander fliegt.  Bei nur 2 T sollte man 
die Spule aber noch mehrmals nutzen können.

Autor: Der WiXXer (Gast)
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@Hobby

> Mich würde mal interessieren, ob man als Bastler sehr starke Magnetfeld
> Pulse produzieren kann. So 2 Tesla und mehr.

Ja klar. Das ist weder ein Geheimnis wie es geht, noch ist es besonders 
schwer, etwas Erfahrung in Leistungselektronik vorausgesetzt.

> Beispielsweise Entladung einer Kondensatorenbank durch eine große
> Luftspule.

Genauso geht das. ;-)

Es wird allerdings zur Materialschlacht, wenn Du die Anordnung größer 
haben möchtest, oder eine dichtere Pulsfolgefrequenz als alle paar 
Minuten mal. Der gute Kontakt zu einem Elektronikschrottverwerter für 
Ausschlachtmaterial könnte dann unter finanziellen Gesichtspunkten 
essenziell werden. ;-)

Das mit der Sicherheit ist auch kein Problem, wenn Du weißt, was Du 
tust, vorsichtig bist, und gesunden Menschenverstand walten lässt.


EINES TAGES WERDEN ALLE MENSCHEN WIXXER SEIN!

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Tobias Plüss (hubertus)

>Meine Firma baut Elektromagnete. 2T sind kein Problem.

Dir ist aufgefallen, dass wir über Luftspulen reden, und nicht 
Eisenkerne?

>kann, ust aber gefählrich. Denn da man so extrem hohe Ströme benötigt,
>muss man zwangsweise ein grösseres Netzteil selber basteln,

Weisheiten der Bastlerfraktion . . .

> welches mit dem Netz verbunden ist.

Das ist jede nochsokleine Wandwarze . . .

> Und spätestens ab da würde es mir zu Hause im Bastelkeller zu
> ungemütlich ;-)

Schon mal was von Galvanische Trennung gehört?

>Ohne ordentliche Leiterplatte würde ich das nicht ausprobieren.

Soso, die Leiterplatte bringt den Durchbruch?

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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Falk,
die Frage war, ob es möglich ist, 2T starke Magnetfelder selber zu 
machen. So viel zu dem.

zweitens:
> Das ist jede nochsokleine Wandwarze . . .

korrekt. Die baut man aber in der Regel nicht selber. Einer selber 
gebauten Wandwarze würde ich nicht über den Weg trauen. Geschweige denn 
würde ich ein Schaltnetzteil, welches mit dem Netz verbunden ist, zu 
Hause selber basteln.

>Schon mal was von Galvanische Trennung gehört?

Jawoll. Nur: kann man als Bastler prüfen, ob die galvanische Trennung 
okay ist? Hast du zu Hause ein Isolationsmessgerät? Weiss jeder Bastler, 
wie grosse Isolationsabstände man bei welcher Spannung einhalten muss? 
Letzteres vielleicht, ersteres bezweifle ich. Ich möchte es selber 
jedenfalls nicht testen.

> Soso, die Leiterplatte bringt den Durchbruch?

Ich habe gesagt, dass ein gebastelter Drahtverhau bei solchen Strömen 
und Spannungen gefährlich ist. Nur allzu leicht löst sich da ein 
vermeintlich festgelöteter Draht oder irgend sowas. Das kann dann auch 
mal ins Auge gehen.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Tobias Plüss (hubertus)

>die Frage war, ob es möglich ist, 2T starke Magnetfelder selber zu
>machen. So viel zu dem.

"Naja die Spule muss so groß sein, dass man etwas da drin mit einem
starken Magnetstoß magnetisieren kann. Größe einer Kaffeetasse würde ich
sagen."

>korrekt. Die baut man aber in der Regel nicht selber. Einer selber
>gebauten Wandwarze würde ich nicht über den Weg trauen.

Das gilt für dich. Schon mal gut wenn du das erkennst und beherzigst.

> Geschweige denn
>würde ich ein Schaltnetzteil, welches mit dem Netz verbunden ist, zu
>Hause selber basteln.

Dito. Hat aber keine Allgemeingültigkeit. In gleich Art kann ein Bäcker 
mit Null Ahnung von Elektronik hier reinschneien und alles für unmöglich 
erklären.

>Letzteres vielleicht, ersteres bezweifle ich. Ich möchte es selber
>jedenfalls nicht testen.

Siehe oben.

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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Ach Falk, mit dir zu diskutieren hat nie einen Wert. Du bleibst sehr 
beharrlich bei deiner Meinung, und glaubst, immer Recht zu haben. Sorry, 
nichts gegen dich, aber das musste jetzt trotzdem mal gesagt werden.

> In gleich Art kann ein Bäcker
> mit Null Ahnung von Elektronik hier reinschneien und alles für unmöglich
> erklären.

Dankeschön, dass ich mit einem Bäcker mit null Ahnung verglichen werde. 
Ich fühle mich geschmeichelt.
Als Bäcker kann man den Mist, den man baut, wenigstens nachher selber 
essen ;-)

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