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Wie sieht das Magnetfeld eines flachen Leiters aus?
Gast
#4177187
Hallo. Man kennt ja das Magnetfeld eines normalen Kabels, die Daumenregel usw. Wie aber verlaufen die Feldlinien bei z.B. einer Kupferfläche? Sind dort überall kleine, runde Feldlinien gegeben, die durchs Kupfer führen, oder ist das weiterhin nur "eine" (flache) Feldlinie, die die gesamte Breite des Leiters umspannt? Du kannst das Problem, mit Hilfe des Überlagerungsprinzip als überlagerte Magnetfelder vieler Drähte ansehen. Wenn Dein flacher Leiter unendlich lang und gerade ist, kannst Du den mit parallelen Drähten annähern. Die große Frage ist, wie sich der Strom in Deinem flachen Leiter verteilt.
Gast
#4177197
Christian Berger schrieb: > Die große Frage ist, wie sich der Strom in Deinem flachen Leiter > verteilt. Na ja, man bräuchte ja nur annehmen, der flache Leiter wäre 10m lang, aber nur 1m breit. Betrachten würde man dann den Bereich bei 5m. Dort dürfte die Stromverteilung ziemlich gleichförmig sein. Wenn die Feldlinien nicht gemeinsam um diesen 1m breiten Leiter herum führen, sondern durch diesen hindurch, dann fragt sich doch, WO das passiert. Und es fragt sich auch, ob sie nicht gleich wieder neutralisiert werden. Irgendwo muss ja das entgegengesetzte Feld dann auch den Leiter durchqueren. Kann es evtl. sein, daß es "Ringe" mit enorm kleinem Durchmesser sind? Die Frage hat übrigens einen realen Hintergrund. Möchte den Strom in einer (gleichmäßig stromdurchflossenen) Kupferfläche per analogem Hallsensor messen. Frage mich dabei nur, WO ich den Sensor ansetzen soll. Übliche Stromsensoren sind geometrisch leider nicht möglich. Du besorg Dir doch einen Computer, programmiere ein kleines Programm, welches Dir Dein Problem löst, und lasse den Computer das Problem lösen. Das dauert vielleicht eine Stunde und Du hast ein Ergebnis ohne Spekulation. Das Problem sollte in grob 100 Programmzeilen lösbar sein.
Gast
#4177201
Christian Berger schrieb: > Du besorg Dir doch einen Computer Ich sitze an einem. Aber der sagt mir auch mit einem entsprechenden Programm weder, wie die Feldlinien aussehen, noch wo diese entlang laufen.
Gast
#4177270
Fragender schrieb: > Na ja, man bräuchte ja nur annehmen, der flache Leiter wäre 10m lang, > aber nur 1m breit. Betrachten würde man dann den Bereich bei 5m. Dort > dürfte die Stromverteilung ziemlich gleichförmig sein. Bei Gleichstrom würde ich dort auch von einer gleichmäßigen Verteilung über die ganze Breite ausgehen. Fragender schrieb: > Und es fragt sich auch, ob sie nicht gleich wieder > neutralisiert werden. Ja, werden sie. Und nach dem Überlagerungssatz bleibt ein Feld übrig, das den Leiter als ganzes umschließt. Fragender schrieb: > Aber der sagt mir auch mit einem entsprechenden > Programm weder, wie die Feldlinien aussehen, noch wo diese entlang > laufen. Dann ist es vielleicht doch nicht das passende Programm? Fragender schrieb: > Die Frage hat übrigens einen realen Hintergrund. Möchte den Strom in > einer (gleichmäßig stromdurchflossenen) Kupferfläche per analogem > Hallsensor messen. Na was grübelst du dann lange: Pack den Sensor testweise an verschiedene Stellen und miss nach, wo dir das Signal am besten gefällt. Selbst wenn du nach langen Diskussionen und Simulationen zum Schluss kommen solltest, dass die Position egal ist, würde ich es für eine ernsthafte Anwendung immer praktisch nachmessen.
Gast
#4177292
Achim S. schrieb: >> Und es fragt sich auch, ob sie nicht gleich wieder >> neutralisiert werden. > > Ja, werden sie. Und nach dem Überlagerungssatz bleibt ein Feld übrig, > das den Leiter als ganzes umschließt. So würde ich es mir auch vorstellen, aber weiß es nicht. Bonusfrage: wenn der Strom nun über einen Anschluss mitten auf der Fläche zugeführt wird, und viel weiter außen erst (gleichmäßig) abgenommen würde, ist dann auf der Fläche gar kein Magnetfeld mehr vorhanden?? Fragender schrieb: > So würde ich es mir auch vorstellen, aber weiß es nicht. Bonusfrage: > wenn der Strom nun über einen Anschluss mitten auf der Fläche zugeführt > wird, und viel weiter außen erst (gleichmäßig) abgenommen würde, ist > dann auf der Fläche gar kein Magnetfeld mehr vorhanden?? Du bist schon komisch. Du hast einen Sensor. Jeder, der sich nur ein bischen für Naturwissenschaften interessiert hätte den Sensor schon längst angekabelt und einfach mal im Experiment nachgesehen. Oder was denkst du, wie die Pioniere der Elektrotechnik gearbeitet haben? Nur mit dem Unterschied, dass die sich ihre 'Sensoren' auch noch selbst bauen mussten. Da könnte man doch glatt etwas dabei lernen, wenn man experimentiert und sich hinterher überlegt, wie das wohl zu deuten ist, was man da gesehen hat.
Gast
#4177302
Karl Heinz schrieb: > Du hast einen Sensor. Wer sagt denn sowas? Kaufe den Sensor erst, wenn ich weiß, daß das Magnetfeld auch auswertbar ist ;-) Fragender schrieb: > Karl Heinz schrieb: >> Du hast einen Sensor. > > Wer sagt denn sowas? Kaufe den Sensor erst, wenn ich weiß, daß das > Magnetfeld auch auswertbar ist ;-) Ah ok. Das hab ich dann falsch verstanden. So ein Hallsensor kostet 2 Euro. Also ich hab schon mehr Geld für Dinge ausgegeben, von denen sich hinterher rausgestellt hat, dass es so nicht funktioniert. Nennt man Lehrgeld und ob man es glaubt oder nicht, aber auch ein Fehlschlag gehört zum Lernen dazu. Es ist doch egal wo das Feld verläuft, wenn du den Sensor immer an der selben Stelle drauf machst. Du musst sowieso das Verhältnis vom Strom zur Sensorspannung ausmessen.
Gast
#4177316
http://www.elektrotechnik-fachbuch.de/e_grundlagen_kap_07_2v2.html Kapitel 7.2.4 30 Sekunden google. Sehe die Leiter mal nicht als Kupferdrähte sondern als einzelne Elektronen und deine Platte einfach nur als Fläche durch die sie alle in mehr oder weniger die selbe Richtung müssen.
Gast
#4177319
Karl Heinz schrieb: > aber auch ein Fehlschlag > gehört zum Lernen dazu. Na klar. Werde mir heute mal so einen Sensor bestellen. Es wäre nur vorab gut zu wissen gewesen, ob man den einfach mittig auf die Kupferfläche drücken kann, auch bezüglich des Layouts der Platine. Bis jetzt sieht es ja sogar danach aus, daß er dort gar nichts messen kann. Bernd K. schrieb: > deine Platte einfach nur als Fläche durch > die sie alle in mehr oder weniger die selbe Richtung müssen. Genau das ist aber die Frage: Was machen die Elektronen. Die laufen da ja nicht im Gänsemarsch, sondern stossen sich auch gegenseitig ab. Es wird welche geben, die auf gerader Linie von A nach B laufen. Es wird aber auch welche geben, die einen Bogen einschlagen. Die Frage an sich ist nicht dumm. Auf jeden Fall spannend genug, als das ich was investieren würde und es ausprobieren würde.
Gast
#4177332
Karl Heinz schrieb: > Es wird aber auch welche geben, die > einen Bogen einschlagen. Ich hoffe doch nicht. Aus ohmscher Sicht ist zumindest alles (halbwegs)gleichmäßig. Kann aber echt sein, daß der Magnetismus selbst einen Strich durch die Rechnung macht, und "Kanäle" in der Fläche vorschreibt. Nur, da kann es ja ggf. auf MINIMALSTE Veränderungen ankommen. Also heute misst der Sensor an Position X 1Tesla, und morgen misst er dort gar nichts, weil über Nacht ein kleiner Kratzer im Kupfer entstanden ist.
Gast
#4177335
Hallo, was für eine Diskussion. Man kann ganz sicher annehmen, dass sich die geometrische Form des Feldes nicht verändert, wenn man den Strom verdoppelt, es wird nur an jedem Punkt die Feldstärke ebenfalls verdoppelt. Fazit: es ist ziemlich egal, wo man den Sensor montiert, kalibrieren muss man ihn ja sowieso. Georg
Gast
#4177337
Georg schrieb: > es ist ziemlich egal, wo man den Sensor montiert Da war ich eben nicht so sicher, und jetzt noch viel weniger. Georg schrieb: > Fazit: es ist ziemlich egal, wo man den Sensor montiert, > kalibrieren muss man ihn ja sowieso. Das würde ich so nicht sagen. Denn einen Sensor will ich selbstverständlich dort montieren, wo ich von vorne herein die größte Feldstärke habe, so dass ich die Auflösung meines Sensors ausnutzen kann. Wenn es egal wäre, dann könnte ich ihn auch 5 Meter daneben montieren und mich wundern, warum mein Sensor nicht mehr mitkommt. Im Mittel bewegen sich die Elektronen im Mittel entgegen dem elektrischen Feld. Bei einem graden Leiter also entlang dem Leiter. Sämtliche Bewegungen seitwärts werden sofort kompensiert, da sie zu einem elektrischen Feld quer im Leiter führen. Dich interessiert das Mittel aller Elektronen, so schnell kannst du eh nicht messen, das du da irgendwas anderes bemerken könntest. Allerdings werden die magnetischen Feldlinien ein Oval um den Leiter bilden, keinen Kreis Karl H. schrieb: > Das würde ich so nicht sagen. > Denn einen Sensor will ich selbstverständlich dort montieren, wo ich von > vorne herein die größte Feldstärke habe, so dass ich die Auflösung > meines Sensors ausnutzen kann. Ich vermute am besten montiert man den Sensor über der Fläche des Leiters, da ein Hallsensor nur auf die Komponente des Magnetfelds, welche in seine Messrichtung zeigt. Damit wäre es am besten, wenn die Feldlinien möglichst geradlinig sind, oder hab ich da jetzt nenn Knoten im Kopf? An der Kante des Leiters sind sie jedenfalls deutlich krummer als an der Fläche. Dafür müssten sie an den Kanten etwas dichter sein. Welcher Effekt mehr Einfluss hat hängt unter anderem von der dicke des Hallsensors ab. Am besten ist ausprobieren, wo die Hallspannung größer ist.
Gast
#4177390
Karl H. schrieb: > einen Sensor will ich selbstverständlich dort montieren, wo ich von > vorne herein die größte Feldstärke habe Na ja, einen Bereich mit größter Feldstärke habe ich ja theoretisch nicht. Bisher gehe ich von gleichmäßigem Stromfluss innerhalb der Fläche aus, was zumindest der ohmsche Widerstand so sagt. Evtl. MUSS sich das Feld aber irgendwo bündeln, und verdrängt dort wiederum den Strom. So ähnlich wie teilweise in einem Leiter. Nur, bei symmetrischen Aufbau kann man das ggf. weder heute noch morgen bei bereits montiertem Sensor vorhersagen. Habe es ja oben schon beschrieben: man stelle sich eine Kupferfläche vor, bei der innen der Strom zugeführt wird, und außen kreisförmig wieder abgenommen wird. Der Rückleiter ist erstmal egal, denn der kann weit weg sein. Wie verlaufen die Feldlinien an der Kupferscheibe?? Im Kreis? Nicht möglich, denn dann umkreisen sie ja den Leiter nicht. Als Toroid? Auch nicht möglich, denn dann verliefen sie längs zum Stromfluss. Blieben fast nur noch Kreise, die praktisch irgendwo das Kupfer durchdringen. So als ob es mehrere Leitungen im Stern angeordnet gäbe. Mit entsprechenden Auswirkungen auf den Strom, der dann nicht flächig fließt. Dritte Möglichkeit wäre, daß an der Scheibe trotz Stromfluss kein messbares Magnetfeld auftritt. Weil es sich bereits im winzigen Maßstab aufhebt, bzw. so fein verteilt, daß man es mit normalen Mitteln nicht messen kann. Fragender schrieb: > Aus ohmscher Sicht Fragender schrieb: > zumindest der ohmsche Widerstand Warum die Betonung auf ohmsch? Geht es um Wechselstrom?
Gast
#4177409
Torsten C. schrieb: > Warum die Betonung auf ohmsch? Na weil der ohmsche Widerstand ja theoretisch überall gleich, aber evtl. nicht mehr ausschlaggebend ist. Selbst bei DC. DAS wäre n Ding, aber es sieht echt danach aus.
Gast
#4177435
Hast du schon mal versucht es mit femm zu simulieren? Das Programm ist kostenlos, aber man muss sich ein klein wenig damit beschäftigen, da die Bedienung etwas gewöhnungsbedürftig ist. http://www.femm.info/wiki/HomePage
Gast
#4178628
Solar schrieb: > Hast du schon mal versucht es mit femm zu simulieren Schönes Programm, aber da müsste man sich tatsächlich erst mal nach und nach drin zurecht finden. Habe es mal abgespeichert, vielen Dank! Habe heute mal mit einem (leider digitalen) A3132 von Allegro getestet. Der ist relativ empfindlich, schaltet typisch ab etwa -2 und 3,2 Millitesla. Ergebnis: nix, nada. Habe in die Fläche sogar Elkos entladen, um einen extremen Pulsstrom hin zu bekommen. Nix, das Feld reicht einfach nicht. Da es scheinbar keine DEUTLICH empfindlicheren Hallsensoren gibt, hat sich das eigentliche Vorhaben schon mal erledigt. Die Dinger sind darüberhinaus auch recht langsam, was bei empfindlicheren Typen sicher nur noch schlechter würde. Muss ich anders machen. Hatte an eine Platinen-Spule gedacht, aber die kann leider kein DC messen, solcher kommt aber vor. Falls jemand einen linearen, empfindlichen Sensor hat, kann er das Ganze ja evtl. mal testen, damit die grundsätzliche Frage nicht im Raum bleibt. Fragender schrieb: > linearen, empfindlichen Sensor Ja, das wäre das Richtige. Mit "schaltet"^^ bist Du auf dem Holzweg. ebay 111242804939 Digital Resolution: 0.73 - 4.35 milli-gauss Der hat rund 0,2 Micro-Tesla Grundrauschen, laut Datenblatt. ¯¯¯¯¯
Gast
#4178664
Torsten C. schrieb: > "schaltet"??? Ich dachte, Du willst einen linearen Sensor nehmen. Ja, bräuchte ich eigentlich. Habe aber zwischenzeitig doch noch einen Digitalen in der Bastelkiste gefunden. Wenn der bei so hohen Strömen nicht schaltet, brauche ich den Linearen nicht mehr zu bestellen. Selbst wenn der evtl. ein paar mV ausgibt, das kann ich dann auch per Shuntmessung machen.
Gast
#4178667
Fragender schrieb: > Linearen nicht mehr zu bestellen Häufig findet man lineare (mit 4 Pins) in den Motoren von CD-Laufwerken. Und defekte Laufwerke gibts zu Hauf. MfG Klaus
Gast
#4179804
Fragender schrieb: > Habe heute mal mit einem (leider digitalen) A3132 von Allegro getestet. > Der ist relativ empfindlich, schaltet typisch ab etwa -2 und 3,2 > Millitesla. 3mT entsprechen (wenn keine Ferromagneten in der Nähe sind) 2546A/m bzw. 2,5A/mm. Wenn sich dein Strom auf 5m Breite verteilt brauchst du in der Tat einge gehörige Stromstärke, um im "Einzugsbereich" eines mm auf 2,5 A zu kommen. Fragender schrieb: > Habe in die Fläche sogar Elkos entladen, um einen > extremen Pulsstrom hin zu bekommen. Der Stromfluss hat aber mit der Gleichstromverteilung nichts zu tun. Ein solcher Pulsstrom fließt aufgrund des Skineffekts hauptsächlich an den äußeren Rändern deiner Leiterfläche. Denke außerdem daran, dass du den Sensor richtig orientieren musst: nur die Komponente der Feldlinien, die senrecht durchs Si-Plättchen geht, wird vom Hallsensor wahrgenommen. Fragender schrieb: > Nix, das Feld reicht einfach nicht. Hast Du den Sensor korrekt positioniert? Am Rand der Kupferfläche laufen die Magnetfeldlienien DURCH die Platine. Auf der Kupferfläche verlaufen die Magnetfeldlinien PARALLEL zur Platine. Wie schon weiter oben gesagt: Die Magnetfeldlinien müssen senkrecht zum Die verlaufen. Kann aber trotzdem sein, dass das Feld nicht ausreicht. Da muss schon ordentlich Strom fliessen damit etwas geht. Ulli
Gast
#4180172
Fragender schrieb: > Aber der sagt mir auch mit einem entsprechenden Programm weder, wie die > Feldlinien aussehen, noch wo diese entlang laufen. Dann hast du noch nicht das passende Programm am laufen. Hast du schon mal FEMM probiert? http://www.femm.info/wiki/HomePage Antwort schreibenBitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben. |
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