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Forum: Offtopic Magnete, ich bin verwirrt.


Autor: Frank B. (frank501)
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Hallo,

ich hatte gestern (klar, es war Sonntag und ich hatte zu viel Zeit und 
keine Lust, fern zu sehen) ein Gedankenexperiment gemacht.
Man nimmt einen Magneten von sagen wir 100 Gramm Masse, hebt ihn 10 
Zentimeter an und klebt ihn an eine Konstruktion aus Aluminium über den 
Tisch.
Zum Anheben des Magneten habe ich Energie aufgewand, die jetzt als 
potentielle Energie in diesem "steckt"

Nun schiebe ich die Alukonstruktion über ein auf dem Tisch liegendes 
Einsenstück von ebenfalls 100 Gramm Masse.
Wenn nun der Magnet in der Lage ist, das Eisenstück über diese 
Entfernung anzuheben, dann wird das Eisenstück ebenfalls angehoben und 
hängt im Endeffekt am Magneten.

Nun wurde also insgesamt eine Masse von 200 Gramm angehoben und dafür 
wurde Energie aufgewendet.

Ich weiß, daß ich nur 100 Gramm angehoben und dafür Energie aufgewendet 
habe.
Woher kommt nun die Energie die die restlichen 100 Gramm angehoben hat?
Aus dem Magneten sicherlich nicht, denn der kann auch nach dem 1000sten 
male noch 100 Gramm 10 Zentimeter hoch heben, wenn er durch den Aufprall 
nicht beschädigt oder zerstört wurde.

Frank

Autor: Florian H. (der_physiker)
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Hi,
die potentielle Energie des Metallstücks steckte vorher im Magnetfeld. 
Das ist auch der Grund, warum du das nicht unendlich oft machen kannst.

Autor: Michael K-punkt (charles_b)
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Frank B. schrieb:

> Woher kommt nun die Energie die die restlichen 100 Gramm angehoben hat?
> Aus dem Magneten sicherlich nicht, denn der kann auch nach dem 1000sten
> male noch 100 Gramm 10 Zentimeter hoch heben, wenn er durch den Aufprall
> nicht beschädigt oder zerstört wurde.
>
> Frank

Wie sieht es mit dem Entfernen des Eisens aus? Da muss man dann Kraft * 
Weg aufwenden, also Energie reinstecken...

Autor: Simon S. (-schumi-)
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Hallo,

>Woher kommt nun die Energie die die restlichen 100 Gramm angehoben hat?

Ich schätze das du das die selbe Energie ist, die du benötigst um das
Eisenstück wieder vom Magneten wegzukriegen...

(Zustand nach und vor dem Experiment muss ja gleich sein)

Die Erde (und damit Schwerkraft) ist ja quasi auch ein Dauermagnet. Das 
Ganze währe also das selbe als wie wenn du ein Buch aus einem Regal 
heraus auf dem Boden schmeißt und dann wieder hochhebst und 
hineinstellst.


Soweit meine Gedanken dazu
Gruß
-schumi-

Edit: Mist, zu langsahm^^

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Frank B. (frank501)

>Nun wurde also insgesamt eine Masse von 200 Gramm angehoben und dafür
>wurde Energie aufgewendet.

Ja.

>Woher kommt nun die Energie die die restlichen 100 Gramm angehoben hat?

Die wurde vorher in den Magneten "geladen", jetzt mit Eisen ist der 
Magnet "entladen". Darum sthet bei den Magneten die so verkauft werden 
auch immer ein Energiegehalt mit dabei ;-)

http://www.supermagnete.de/table_discs?t_group=discs_big

MGOe sind MegaGaussOersted, eine etwas angestaubte, exotische 
Energieeinheit.

>Aus dem Magneten sicherlich nicht, denn der kann auch nach dem 1000sten
>male noch 100 Gramm 10 Zentimeter hoch heben,

Aber erst, nachdem du die Kraft aufgewendet hast, das alte Eisen 
wegzuziehen. Schwups, Perperuum Mobile im Eimer ;-)

MFG
Falk

Autor: Michael K-punkt (charles_b)
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In der Tat hatte ich mal so ein "perpetuum mobile" zu beurteilen.

Soweit ich mich erinnern kann machte der Erfinder das Ganze allerdings 
mit zwei Magnetspulen (Supraleitend), die senkrecht nebeneinander 
standen. Darüber war eine Art T-Waage mit jeweils zwei Eisenstücken 
links und rechts.

Die Idee war nun, das Magnetfeld bei der einen Spule hochzufahren und 
damit das Eisen reinzuziehen. Dann wird das Magnetfeld bei der anderen 
Spule hoch- und bei der erste runtergefahren.... In der Folge schwingt 
das T hin und her und man kann damit einen Motor antreiben....

War ganz schön knifflig, dem Erfinder alles ganz genau zu erklären...

Autor: Frank B. (frank501)
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Falk Brunner schrieb:
> Aber erst, nachdem du die Kraft aufgewendet hast, das alte Eisen
> wegzuziehen. Schwups, Perperuum Mobile im Eimer ;-)

Ok, sehe ich erst mal ein.

Ich habe ja nicht behauptet, ein Perpetuum Mobile gebaut zu haben.

Aaaaber...
 Es gibt (zum Beispiel in Metallverarbeitenden Betrieben) Hubmagnete, 
die sich mithilfe eines Hebels quasi "ausschalten" lassen.
Im Grunde genommen ist da ein Zylinderförmiger Magnet in einem Joch 
drehbar gelagert. Der Magnet ist quer zur Achse magnetisiert und wenn er 
in einer bestimmten Stellung steht, kann der Magnet ein Eisenteil 
anheben, um 90 gedreht, lässt der Magnet los, weil der Fluss 
kurzgeschlossen wird.
Ich meine hier so etwas: 
http://www.mannel-magnet.info/lasthebemagnete.php

Wenn ich nun so einen Magneten verwende, brauche ich zum Lösen meines 
hochgehobenen Eisenstückes abgesehen von der zum Drehen des Magneten 
benötigten, keine Kraft aufwenden und somit auch keine Energie 
einbringen.

Damit kann ich dieses Spiel beliebig oft wiederholen.

Woher kommt nun die Energie?



Falk Brunner schrieb:
> Die wurde vorher in den Magneten "geladen"

Der Magnet wurde magnetisiert. Aber war die Energiemenge die dafür 
eingesetzt wurde so groß? Das kann ich mir irgend wie nicht vorstellen, 
denn wenn ich das richtig verstanden habe, wurde beim Magnetisieren ja 
"nur" die Elementarmagnete ausgerichtet, so daß diese all in der selben 
Richtung stehen.
Zugegeben, durchgerechnet habe ich das nicht, aber um 100 Gramm Eisen 
sagen Wir mal 10 Millionen mal um 10 Zentimeter anzuheben, wieviel 
Energie ist dafür notwendig? Und wieviel Energie wird beim Magnetisieren 
aufgebracht?


Und um Missverständnissen vorzubeugen: Ich habe nicht vor, damit irgend 
wie Energie zu gewinnen sondern nur ein Verständnisproblem was die 
Wirkmechanismen hier betrifft.



Florian H. schrieb:
> die potentielle Energie des Metallstücks steckte vorher im Magnetfeld.
> Das ist auch der Grund, warum du das nicht unendlich oft machen kannst.

Dann müsste ja ein Permanentmagnet jedes Mal, wenn er ein Stück Eisen 
anzieht, schwächer werden.
Davon habe ich bisher noch nicht gehört und es auch noch nicht 
beobachtet.


Frank

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Frank B. schrieb:

> Woher kommt nun die Energie?

Die wurde in den Magneten eingebracht als er gefertigt wurde. Auch 
magnetisieren ist mit einem Energieaufwand verbunden.

Und du kannst das nicht beliebig oft machen.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Frank B. schrieb:


> Der Magnet wurde magnetisiert. Aber war die Energiemenge die dafür
> eingesetzt wurde so groß? Das kann ich mir irgend wie nicht vorstellen,
> denn wenn ich das richtig verstanden habe, wurde beim Magnetisieren ja
> "nur" die Elementarmagnete ausgerichtet, so daß diese all in der selben
> Richtung stehen.

Was dir hier noch fehlt, ist der physikalische Begriff der "Entropie", 
hier interpretiert als 'Unordnung im Material'.

Entropie nimmt von alleine nur zu, niemals ab. Damit Entropie abnimmt, 
muss man Energie aufwänden.
Bei jedem Hebevorgang wird die Entropie im Magneten wieder etwas größer.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Karl Heinz Buchegger schrieb:
> Die wurde in den Magneten eingebracht als er gefertigt wurde. Auch
> magnetisieren ist mit einem Energieaufwand verbunden.

Dann müßte sich doch der Energiegehalt des Magneten ändern, wenn er den 
Eisenklumpen angezogen hat, oder?

Ist es nicht vielmehr so, daß die Energie im Eisenklumpen steckt und der 
die loswird, wenn er im Feld des Magneten die Position der minimalen 
potetiellen Energie einnimmt, wobei diese Energie in Wärme umgesetzt 
wird?

Autor: Michael K-punkt (charles_b)
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Frank B. schrieb:

> Aaaaber...
>  Es gibt (zum Beispiel in Metallverarbeitenden Betrieben) Hubmagnete,
> die sich mithilfe eines Hebels quasi "ausschalten" lassen.
> Im Grunde genommen ist da ein Zylinderförmiger Magnet in einem Joch
> drehbar gelagert. Der Magnet ist quer zur Achse magnetisiert und wenn er
> in einer bestimmten Stellung steht, kann der Magnet ein Eisenteil
> anheben, um 90 gedreht, lässt der Magnet los, weil der Fluss
> kurzgeschlossen wird.
> Ich meine hier so etwas:
> http://www.mannel-magnet.info/lasthebemagnete.php
>
> Wenn ich nun so einen Magneten verwende, brauche ich zum Lösen meines
> hochgehobenen Eisenstückes abgesehen von der zum Drehen des Magneten
> benötigten, keine Kraft aufwenden und somit auch keine Energie
> einbringen.
>
> Damit kann ich dieses Spiel beliebig oft wiederholen.
>
> Woher kommt nun die Energie?

Ich denke, dass man zwischen dem Halten und dem Anheben unterscheiden 
kann und muss.
Anziehen:
Der Magnet übt auf das Eisen eine Kraft aus. Wenn sich das Eisen in 
Bewegung setzt, also durch den Magnet angehoben wird, dann erhöhst du 
zwar die potenzielle Energie des Eisens gegenüber der Erde, erniedrigst 
aber gleichzeitig die potenzielle Energie des Eisens gegenüber dem 
Magnet.

Alternativ könntest du dir vorstellen, der Magnet wäre eine so 
massereiche Substanz, dass sich das Eisen "entscheiden" müsste ob es zur 
Erde nach unten fällt oder "nach oben" wenn du diese Substanz über das 
Eisen hältst.

Versucht man das Eisen vom Magnet wegzuzuziehen, muss man diese Arbeit 
wieder investieren.

Dies erklärt sicher nicht die Eigenschaften des Magnetismus, aber 
vielleicht die Folgen in Sachen Energie.

Hochheben: Der Magnet ist eingeschaltet, die Haltekräfte wirken. Nun 
wird alles zusammen hochgehoben. Die hierfür benötigte Energie stammt 
aus dem Kran bzw. der Hebemechanik.

Autor: Michael Buesch (mb_)
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Das ist doch ganz einfach

http://alturl.com/j7jbe

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Frank B. (frank501)

>in einer bestimmten Stellung steht, kann der Magnet ein Eisenteil
>anheben, um 90 gedreht, lässt der Magnet los, weil der Fluss
>kurzgeschlossen wird.

>Wenn ich nun so einen Magneten verwende, brauche ich zum Lösen meines
>hochgehobenen Eisenstückes abgesehen von der zum Drehen des Magneten
>benötigten, keine Kraft aufwenden

Doch.

> und somit auch keine Energie einbringen.

Doch.

>Damit kann ich dieses Spiel beliebig oft wiederholen.

Nö.

>Woher kommt nun die Energie?

Gleicher Fall, der "Trick" mit dem Drehen ist keiner.

>Der Magnet wurde magnetisiert. Aber war die Energiemenge die dafür
>eingesetzt wurde so groß?

Sieht so aus.

> Das kann ich mir irgend wie nicht vorstellen,
>denn wenn ich das richtig verstanden habe, wurde beim Magnetisieren ja
>"nur" die Elementarmagnete ausgerichtet, so daß diese all in der selben
>Richtung stehen.

Das machen die aber nicht ohne Widerstand!

>Zugegeben, durchgerechnet habe ich das nicht, aber um 100 Gramm Eisen
>sagen Wir mal 10 Millionen mal um 10 Zentimeter anzuheben, wieviel
>Energie ist dafür notwendig?

E = F * s *10e6 = 1N * 0,1m =10e5 J

;-)

> Und wieviel Energie wird beim Magnetisieren
>aufgebracht?

Du hast es immer noch nicht verstanden.

>Und um Missverständnissen vorzubeugen: Ich habe nicht vor, damit irgend
>wie Energie zu gewinnen sondern nur ein Verständnisproblem was die
>Wirkmechanismen hier betrifft.

Dann lies es nochmal und denk drüber nach.

>Dann müsste ja ein Permanentmagnet jedes Mal, wenn er ein Stück Eisen
>anzieht, schwächer werden.

Wird er auch.

>Davon habe ich bisher noch nicht gehört und es auch noch nicht
>beobachtet.

Doch, denn wenn ein Magnet ein Stück Eisen gearde so halten kann, so 
kann man aussen an das Eisen nur noch kleinere Eisenteil halten.
Zieht man das Eisen wieder weg (Energieaufwand!), ist die alte Kraft 
wieder da. Das ist die vereinfachte Erklärung. Das alles 
hochwissenschaftlich mit Feldern, Spin & Co versteht hier nicht mal 1%, 
ich auch nicht ;-)

MfG
Falk

Autor: Michael K-punkt (charles_b)
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Falk Brunner schrieb:

>>Dann müsste ja ein Permanentmagnet jedes Mal, wenn er ein Stück Eisen
>>anzieht, schwächer werden.
>
> Wird er auch.
>
>>Davon habe ich bisher noch nicht gehört und es auch noch nicht
>>beobachtet.
>
> Doch, denn wenn ein Magnet ein Stück Eisen gearde so halten kann, so
> kann man aussen an das Eisen nur noch kleinere Eisenteil halten.
> Zieht man das Eisen wieder weg (Energieaufwand!), ist die alte Kraft
> wieder da. Das ist die vereinfachte Erklärung. Das alles
> hochwissenschaftlich mit Feldern, Spin & Co versteht hier nicht mal 1%,
> ich auch nicht ;-)
>
> MfG
> Falk

Falk, deine Antwort liest sich für mich so, als ob ein Magnet nur eine 
bestimmte Anzahl oft z. B. eine Büroklammer aufheben könnte. D.h. ein 
Haftmagnet würde sich mit der Zeit aufbrauchen - was ich anzweifeln 
würde.

Im zweiten Teil beschreibst du dann doch einen reversiblen Vorgang. Dass 
nämlich ein Permanentmagnet eine gewisse Haltekraft hat. Und wenn die 
bei 10 Büroklammern liegt, dann fällt die 11. halt wieder runter. Da die 
Kraft wieder "da" ist, wenn du die ersten 10 Büroklammern wieder 
entfernst, braucht sich der Magnet dann doch nicht auf, oder?

Gruß
Michael K.

P.S. ne lustige Seite zu Magneten ist unter http://www.supermagnete.de 
zu finden.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Michael K-punkt (charles_b)

>Falk, deine Antwort liest sich für mich so, als ob ein Magnet nur eine
>bestimmte Anzahl oft z. B. eine Büroklammer aufheben könnte. D.h. ein
>Haftmagnet würde sich mit der Zeit aufbrauchen

Dann hast du es falsch verstanden. Ein Magnet ist im übertragenen Sinne 
wie eine Kugel, die man duch anheben mit potentieller Energie auflädt. 
Fällt sie runter ist sie wieder entleert. So ähnlich es es auch mit 
einem Dauermagenten, kein Verschleiß.

>Im zweiten Teil beschreibst du dann doch einen reversiblen Vorgang. Dass
>nämlich ein Permanentmagnet eine gewisse Haltekraft hat. Und wenn die
>bei 10 Büroklammern liegt, dann fällt die 11. halt wieder runter. Da die
>Kraft wieder "da" ist, wenn du die ersten 10 Büroklammern wieder
>entfernst, braucht sich der Magnet dann doch nicht auf, oder?

Wer redet denn von aufbrauchen? Die Energie ist in der Büroklammer 
gebunden und kann nur durch entfernen mit Kraft und Weg (=Energie) 
wieder in das statische Magnetfeld eingebracht werden. Siehe oben.

>P.S. ne lustige Seite zu Magneten ist unter http://www.supermagnete.de
>zu finden.

Kenn ich.

http://www.supermagnete.de/Q-51-51-25-N
http://www.rp-online.de/duesseldorf/duesseldorf-st...

;-)

MfG
Falk

Autor: Michael K-punkt (charles_b)
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Falk!
Gut, dass du das noch mal klargestellt hast.

>Wer redet denn von aufbrauchen?
Das kommt von diesem Dialog, indem einfach der Eindruck entsteht, ein 
Magnet würde wie ein altes Post-it an "Haftkraft" verlieren:

>>Damit kann ich dieses Spiel beliebig oft wiederholen.
>Nö.
...
>>Dann müsste ja ein Permanentmagnet jedes Mal, wenn er ein Stück Eisen
>>anzieht, schwächer werden.
>Wird er auch.

Aber jetzt ist ja alles klar.

Autor: Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite
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Die Energie „steckt“ immer im Feld, nie in der Ladung, der Masse, usw. 
Das ist nur eine einfache Modellvorstellung. Bei elektrischen Systemen 
befindet sich die Energie im elektrischen Feld, bei magnetischen 
Systemen im magnetischen Feld und bei mechanischen Systemen im 
Gravitationsfeld. Hebe ich eine Masse im Gravitationsfeld an, dann führe 
ich dem Feld Energie zu oder entziehe sie ihm, je nach Bezugsrichtung. 
Analog gilt diese Beziehung also auch für einen Magneten.  Besonders 
anschaulich ist jedoch das Bsp. eines Plattenkondensators. Jede der 
beiden Platten besitzt eine Ladung verkörpert analog zur Mechanik eine 
Masse. Dazwischen befindet sich das elektrische Feld. Führe ich nun von 
außen Energie zu, z.B. durch Veränderung des Plattenabstandes, verändere 
ich den Energiegehalt des Feldes. Hier würde niemand auf die Idee kommen 
der Energiegehalt einer Platte hätte sich geändert. In der Mechanik 
schon, hier hat sich angeblich der Energiegehalt der bewegten Masse 
geändert. Ein typischer Interpretationsfehler.

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