Hi,
Levitation durch Wirbelströme ist laut Wikipedia möglich. Mich würde
interressieren ob folgender einfacher Aufbau auch funktioniert:
Eine Spule mit hohem Durchmesser wird mit hochfrequentem Strom
betrieben. Setzt man jetzt eine kleine (Stahl/etc -)kugel über die Mitte
dieses Magneten schwebt er wie ein Tischtennisball über einem Fön. Es
gibt keine Regelelektronik, die Spule muss nur breit genug sein, damit
die Kugel nicht "wegrutscht". Sollte doch so funktionieren.?
Darüber hinaus wäre dann meine Frage wie hoch die Frequenz und die
Flussdichte an dem Schwebepunkt der Kugel sein muss und wie sich die
Erwärmung ausrechnen lässt.
Gruß Dooku
Es gibt solche Schwebeversuche in der Induktionsheizer-Technik. Guckst
du hier: http://www.hcrs.at/MININD.HTM ganz unten.
Die im Material entstehende Hitze reicht aus um es zu schmelzen. Is auch
recht vorstellbar wenn man sich das Schwebegut als kurzgeschlossene
Windung vorstellt und den notwendigen Strom um ein ausreichendes
Eigenmagnetfeld zu entwickeln.
Bei deinem Gedankenexperiment ist das Kugelmaterial nicht passend für
Wirbelströme und es fehlt eben der magnetische Deckel, bzw. ist so große
spule nicht realisierbar mit dem passenden Strom für einen dauerhaften
Betrieb.
MfG Echo
Proton schrieb:> Hi,> Levitation durch Wirbelströme ist laut Wikipedia möglich. Mich würde> interressieren ob folgender einfacher Aufbau auch funktioniert:> Eine Spule mit hohem Durchmesser wird mit hochfrequentem Strom> betrieben. Setzt man jetzt eine kleine (Stahl/etc -)kugel über die Mitte> dieses Magneten schwebt er wie ein Tischtennisball über einem Fön. Es> gibt keine Regelelektronik, die Spule muss nur breit genug sein, damit> die Kugel nicht "wegrutscht". Sollte doch so funktionieren.?
Ist es nicht so, dass das Feld in Spulenmitte am stärksten ist? Von
daher wäre es fast egal, welchen Durchmesser die Spule hat: etwas
"schwebendes" würde stets nach außen wegrutschen.
> Darüber hinaus wäre dann meine Frage wie hoch die Frequenz und die> Flussdichte an dem Schwebepunkt der Kugel sein muss und wie sich die> Erwärmung ausrechnen lässt.>> Gruß Dooku
Schön ist es, wenn man statt Kugel einen Supraleiter nimmt (entsprechend
gekühlt). Dann erspart man sich die Erwärmung.
Das Material muss also aus Kupfer oder Alu sein.
Braucht man diesen magn. Deckel nicht nur wenn man die Kugel nach oben
zieht? (damit sie halt nicht rausbeschleunigt) Ich will ja die Kugel
über dem Magneten schweben lassen, sie soll also abgestoßen werden. So
wie ich das jetzt verstanden hab ist der Deckel doch dann die
Schwerkraft die irgendwann die magnetische Kraft aufhebt.?
Mfg Petro
hrMichael K-punkt schrieb im Beitrag #2177008
> Ist es nicht so, dass das Feld in Spulenmitte am stärksten ist? Von> daher wäre es fast egal, welchen Durchmesser die Spule hat: etwas> "schwebendes" würde stets nach außen >wegrutschen
Wäre es denn möglich einen zweiten "konstanten" Magneten in die Mitte
zustellen? Theoretisch hätte man doch dann eine "Kuhle".
Mfg Petro
PS: Hab die zweite Antwort beim schreiben meiner ersten noch nicht
bemerkt, deswegen zwei Antworten auf einmal ;)
hrMichael K-punkt schrieb im Beitrag #2177008
> Ist es nicht so, dass das Feld in Spulenmitte am stärksten ist? Von> daher wäre es fast egal, welchen Durchmesser die Spule hat: etwas> "schwebendes" würde stets nach außen >wegrutschen
Wäre es denn möglich einen zweiten "konstanten" Magneten in die Mitte
zustellen? Theoretisch hätte man doch dann eine "Kuhle".
Mfg Petro
PS: Hab die zweite Antwort beim schreiben meiner ersten noch nicht
bemerkt, deswegen zwei Antworten auf einmal ;)
Ich meine es gibt sogar nen Beweis, dass eine ungeregelte Leviation mit
stabilem Gleichgewicht theoretisch unmöglich ist. Es geht also auch
nicht, dass man z. B. mehrere Magnet mit dem Nordpol nach oben auf einem
Kreisumfang montiert und dann z. B. eine Magnetscheibe auf diesem
"Kissen" schweben lassen kann.
Aber ich halte den Ball flach, ich könnte es weder selber beweisen noch
ne Quelle nennen.
> Ich meine es gibt sogar nen Beweis, dass eine ungeregelte Leviation mit> stabilem Gleichgewicht theoretisch unmöglich ist.
Ja, das ist das "Earnshaw-Theorem":
http://de.wikipedia.org/wiki/Earnshaws_Theorem
Michael K-punkt schrieb:> Ich meine es gibt sogar nen Beweis, dass eine ungeregelte Leviation mit> stabilem Gleichgewicht theoretisch unmöglich ist. Es geht also auch> nicht, dass man z. B. mehrere Magnet mit dem Nordpol nach oben auf einem> Kreisumfang montiert und dann z. B. eine Magnetscheibe auf diesem> "Kissen" schweben lassen kann.>
Etwas anders geht das. Zugegeben hier haben die Magneten keinen richtig
"Norpol" der oben sein könnte und das Prinzip ist komplett anders als
das von dir beschriebene, funktioniert aber via Wirbelströme. Das muss
doch eigentlich auch für Kugeln klappen, bzw. Scheiben/Kugeln die im
Durchmesser kleiner als der Magnetaufbau sind.
Hier der Link (Dummerweise nur Pdf):
http://vorsam.uni-ulm.de/Versuche/EM/PDF/EM169V00.PDF
Mfg Petro
Es geht mit Bismut ohne Aüßere energie und "aktive" Regelung. Da Das
Bismut diamagnetisch ist und sich sozusagen "selber regelt".
http://www.youtube.com/watch?v=hnbfGaqNvjU
Petro schrieb:> Durchmesser kleiner als der Magnetaufbau sind.> Hier der Link (Dummerweise nur Pdf):> http://vorsam.uni-ulm.de/Versuche/EM/PDF/EM169V00.PDF>> Mfg Petro
Danke für den Link! Dir ist schon klar, dass ich das als Physiklehrer
möglichst umgehend den Kids vorführen werde? Ne Aluscheibe habe ich noch
selber zu Hause (bzw. ich nehm ne Alu-Pfanne) und die Spulen sind genau
die, die in der Schule vorhanden sind...
Das wird ein Spaß!
Petro schrieb:> Wie lässt sich denn die Kraft berechnen die auf einen bestimmten> Raumpunkt (hier konkret der Aluplatte) mit gegebender Flussdichte und> Frequenz wirkt?
Berechne die induzierte Spannung in der Aluplatte und daraus den
induzierten Wirbelstrom. Aus dem wiederum kannst du das Feld berechnen
welches aus dem induzierten Wirbelstrom erzeugt wird. Anschließend
kannst du ganz einfach Die Kraft zwischen zwei magnetischen Momenten
berechnen. Nur analytisch ausrechnen wirst du wohl nichts können. Aber
dafür gibt es ja Näherungen oder simulier es.
Vale schrieb:> Wie lässt sich denn so etwas simulieren?
Die auftretenden Integrale kann man generell mit Finiten Elementen
Lösen. Dann hast du schonmal die Feldverteilung bei deiner Aluplatte.
Dann kannst du wiederum die Ströme in der Platte angeben. Erneute FInite
Elemente berechnen dir aus infinitisimalen Stromdichten und dem äußeren
B-Feld die Kraft. Wenn du auch noch an der Dynamik des Systems, wie beim
ein oder Ausschalten interessiert bist, kannst du durch diveres
Lösungsmethoden für DGLs wie Runge Kutta die Gleichung F = F_gravitation
+ F_magnetisch = m*a lösen.
ES ist aber sicherlich alles nichttrivial.
Michael K-punkt schrieb:> Dir ist schon klar, dass ich das als Physiklehrer> möglichst umgehend den Kids vorführen werde?
Als Physiklehrer kennst Du bestimmt auch den Ringversuch. Das ist quasi
spontane Levitation. ;-)
Oder ist der inzwischen auch verboten, weil sich ja eines der Kids
erschrecken und beim Kippeln vom Stuhl fallen könnte?
Sven schrieb:> Michael K-punkt schrieb:>> Dir ist schon klar, dass ich das als Physiklehrer>> möglichst umgehend den Kids vorführen werde?>> Als Physiklehrer kennst Du bestimmt auch den Ringversuch. Das ist quasi> spontane Levitation. ;-)>> Oder ist der inzwischen auch verboten, weil sich ja eines der Kids> erschrecken und beim Kippeln vom Stuhl fallen könnte?
Klar, aber was schwebendes dürfte viel spektakulärer sein.
Es gibt dann noch den Versuch mit dem Pendel, welches stark gebremst
wird. Aber wer will heute noch was sehen, was gebremst wird?
Michael K-punkt schrieb:> Klar, aber was schwebendes dürfte viel spektakulärer sein.
Naja, Kinder kann man immer mit was hochgehendem Ködern, von daher wäre
ich für den Thomsonschen Ringversuch, mit der Fragenstellung:
wieviel Spannung brauch ich, um die Deckenverschalung im Physikraum zu
zerschießen?
:-)
