Hallo, ist es möglich das man eine Luftspule als Elektromagnet verwenden und zwar ohne Eisenkern?
Helpme91 schrieb: > > ist es möglich das man eine Luftspule als Elektromagnet verwenden und > zwar ohne Eisenkern? Wird im LHC in CERN so gemacht, Luftspulen haben die positive Eigenschaft nicht Sättigung zu gehen
aHA; das iss ja mal interessant. Woher weißt Du, dass das in Cern so gemacht wird? lg meinereiner
Denn ein Eisenkern verstärkt ja nur das magnetiche Feld, da durch das magnetfeld der Spule die Elementarmagnete im Eisen ausgerichtet werden und der Eisenkern somit selbst zum Magneten wird. Nun stellt sich mir die Frage, wie ich die Anzugskraft einer Luftspule berechnen kann.
meinereiner schrieb: > aHA; das iss ja mal interessant. > Woher weißt Du, dass das in Cern so gemacht wird? > lg > meinereiner http://www.lhc-facts.ch/index.php?page=atlas
vielleicht so http://www.ld-didactic.de/software/524221de/Content/ExperimentExamples/Physics/Electricity/ForceAirCoil.htm
Die Feldstärke ist Strom * Windungen / Länge Die Anzugskraft hängt sehr stark von der Distanz und dem Material des Dings ab, dass du anziehen willst. Wie man das konkret berechnet, weiss ich nicht.
Helpme91 schrieb: > ist es möglich das man eine Luftspule als Elektromagnet verwenden und > zwar ohne Eisenkern? Ein ganz einfaches Beispiel: der Versuch Fadenstrahlrohr in Helmholtzspule aus der Experimentalphysik. Kast schrieb: > Luftspulen haben die positive Eigenschaft nicht Sättigung zu gehen Richtig, hilft, wenn es mal kräftiger sein soll. Am besten, richtig gut kühlen. Dann sollte man aber nichtmagnetisches Werkzeug benutzen. MfG Klaus
Helpme91 schrieb: > ist es möglich das man eine Luftspule als Elektromagnet verwenden und > zwar ohne Eisenkern? Sicher, bloss warum sollte man so einen Unsinn versuchen sollen ? Willst du 100000 Windungen statt 1000 Windungen wickeln ? Den Eisenkern stopfen die Leute doch nicht ohne Grund in die Spule, sondern weil mit ihm das erzielte Magnetfeld erheblich stärker wird. http://www.phyta.net/h-feld4.htm http://elektronik-kurs.net/elektrotechnik/verhalten-von-materialien-im-magnetfeld/ Klar, wenn man mehr als ca. 1.4 Tesla erzeugen will, kommt das Eisen in Sättigung, da hilft es nicht mehr, aber warum sollte man bei schwächeren Magneten auf seine Hilfe verzichten ?
meinereiner schrieb im Beitrag #4473345: > Klaus schrieb: >> Richtig, hilft, wenn es mal kräftiger sein soll. Am besten, richtig gut >> kühlen. Dann sollte man aber nichtmagnetisches Werkzeug benutzen. > > Damit es nicht so anstrengend wird? Damit das keine Wände durchschlägt bei dem Versuch, sich mit hoher Beschleunigung auf dem kürzestmöglichen Weg dem Magneten zu nähern. Aber soweit ich weiss werden wassergekühlte Kupferspulen in der Forschung zwar für extrem starke Magnetfelder verwendet, aber nur gepulst damit die Wärme beherrschbar bleibt. Trotzdem sollte bei mehreren Tesla jedes ferromagnetische Material entweder einen gesunden Sicherheitsabstand haben oder befestigt sein. Um das mal ins Verhältnis zu setzen: Die Spulen vom ITER können theoretisch ihre eigenen Halterungen verbiegen. Das sind beindicke Träger.
Eine Spule wird zwar magnetische Kräfte wirken lassen, aber wenn ein Eisenkern, Joch da ist, dann sind die Kräfte konzentrierter...
Ich bin mit den Größen des magnetischen Feldes vertraut. Nur haben wir in der Schule nie gelernt die Praktisch anzuwenden. Das heißt ich möchte mich vor meinen Tisch setzen mit einem Zettel und einen Taschenrehner eine Spule so berechnen, das ich Sie danach nach meinen berechnungen auch Bauen könnte. Das ist mein Problem. Nun möchte ich das einfach gerne lernen, da ich das gerne Wissen möchte und auch etwas mit Spulen herum experimentieren möchte. Da ich leider nichts genaus im Internet finden konnte, wollte ich euch um Hilfe bitten. Wie fange ich am besten an? Ich möchte gerne eine Spule machen, die eine Anziehungskraft von 0,25kg hat. Das heißt ich müsste mit der Formel für die berechnung der Anziehungskraft eines Magneten arbeiten. Formel: F = A*B^2/(2*µ0) laut meinem Buch. Als erstes muss ich kg in Newton umrechnen: 0.25kg = 2.45Newton. Das heißt ich muss ein F von 2.45 Newton realisieren. Nun kenne ich F, µ0 ist auch bekannt. A ist glaube ich die Fläche des Eisenkerns der Spule oder? Kann ich mir die Flähe von A aussuchen? Wenn ja dann wäre: F, A, µo bekannt und ich könnte Theoretisch nach B umformen um auf die benötigte Flussdichte zu kommen. In B steckt ja H. Ich finde da einfach keinen zusammenhang.
> Ich möchte gerne eine Spule machen, die eine Anziehungskraft > von 0,25kg hat. 0,25kg Eisen kann eine Spule vielleicht anziehen. Die gleiche Menge Holz jedoch nicht. Ich sagte schon, dass es auf das Material ankommt. Außerdem kommt es auf die Form des Materials an, die Position im Magnetfeld und die Form des Magnetfeldes. Deine Aufgabe hat so viele unbekannte, dass man noch gar nicht anfangen kann, zu rechnen. Und ganz ehrlich ist das praktisch sowieso Unsinn.
> A ist glaube ich die Fläche des Eisenkerns der Spule oder? Du wolltest doch keinen Eisenkern verwenden. Es ist die Fläche, die vom Magnetfeld durchströmt wird, unter der Annahme, dass das Magnetfeld in dieser Fläche gleichmäßig verteilt ist. > Kann ich mir die Flähe von A aussuchen? Nein, die hängt von der Form der Spule ab und von der Position des Gegenstandes in oder in der Nähe der Spule. Du hast doch sicher schonmal ein Bild von Feldlinien gesehen, oder? Falls nicht, kauf Dir 'ne Tüte Eisenspäne und probier es aus. Siehe https://lp.uni-goettingen.de/get/text/3791
Helpme91 schrieb: > Das heißt ich möchte mich vor meinen Tisch setzen mit einem Zettel und > einen Taschenrehner eine Spule so berechnen, das ich Sie danach nach > meinen berechnungen auch Bauen könnte. Da gehört eine Menge mehr dazu. Wie dick ist der Draht, wie warm wird die Spule, wird sie die Wärme auch los bevor die Isolierung schmilzt, wie lange hält die Isolierung bei der Wärme, wann erreicht das Kernmaterial seine Curie-Temperatur, wenn nicht bloss Gleichstrom fliesst: Wie viel Prozent vom Drahtdurchmesser nutzt der Wechselstrom, braucht man Hf-Litze, wie reagiert das Kernmaterial auf wechselnde Felder, wie hoch sind die Verluste dadurch, kann ich den ausgewählten Draht überhaupt verarbeiten (Kupferrechteck hochkant oder kühlwasserdurchflossenes Rohr). Helpme91 schrieb: > Ich möchte gerne eine Spule machen, die eine Anziehungskraft von 0,25kg > hat. Auf WAS ? Ein Holzbrett, einen Frosch https://www.youtube.com/watch?v=A1vyB-O5i6E eine Eisenkugel oder einen Neodym-Permanentmagneten ? Wie stark ist das Magnetfeld an einer bestimmten Stelle http://www.femm.info/wiki/PermanentMagnetExample http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/curloo.html https://www.ph.tum.de/academics/org/labs/mw/MAG.pdf Wie stark muss das Magnetfeld sein, um eine Eisenkugel oder Magneten dort zu halten
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Ich danke euch für eure Antworten, aber das Hilf mir nicht weiter. Ich bräuchte eine Schritt für Schritt erklärung. Wie fange ich am besten an?
Mit einem Physik-Studium villeicht. Mal ehrlich, dass sind Themen, die sich dem Horizont eines Hobby-Bastlers wie mir entziehen. Mir reicht es, eine Kompassnadel mit einem paar Windungen zu bewegen. Größere Sachen kauft man fertig. Motoren baut man ja auch nicht selbst.
Helpme91 schrieb: > Es muss doch Anäherungsformeln für so eine berechnung geben. http://www.duramag.com/neodymium-magnets-ndfeb/neodymium-magnetic-pull-force-calculator/ Aber das ist bloss die Kraft, eine direkt anliegende Platte zu halten. Schon 1mm Abstand macht die Sache komplett anders. Du hast alle Links bekommen mit Berechnungsprogrammen die nötig sind. Selbst ausrechen ? Vergiss es. Du kannst die FEM nicht per Hand ausrechnen.
Ich frag mich nur, für was ich mich mit Spulen in der Schule beschäftigt habe, wenn es heißt eine Berechnung durchzuführen ist fast nicht möglich. Dann ist das was ich gelernt habe völlig für die Tonne.
Die Kraft ist stark abhängig vom Abstand des Magneten zum Gegenstand der angezogen werden soll, und von Windungszahl * Strom. In der folgenden Datei ist das alles gut beschrieben. https://www.ph.tum.de/academics/org/labs/mw/MAG.pdf
Helpme91 schrieb: > Dann ist das was ich gelernt habe völlig für die Tonne. Nicht wirklich. deine Grundformel ist schon ok. Aber bis zur 3-dimensionalen Berechnung des Magnetfeldes durch einen Körper ist es halt noch weit, das lernst du erst im Elektrotechnikstudium, und auch dort nur wenn du dich auf Elektromaschinen spezialisierst. Und dann hast du so viele Formeln, daß du einen Computer zum Durchrechnen brauchst, also freu dich, daß Leute, die das schon studiert haben, schon die passenden Programme geschrieben haben und auf WebSeiten zur Verfügung stellen. Benutzen musst du sie nun schon selber, das Grundwissen über Magnetfelder sollte aus der Schule doch hängengeblieben sein.
Helpme91 schrieb: > Dann ist das was ich gelernt habe völlig für die Tonne. Und um das zu erkennen musstest du erst mal 25 Jahre alt werden... > Dann ist das was ich gelernt habe völlig für die Tonne. Es ist nur ein kleiner und sehr vereinfachter Teil des Gesamten. Damals warst du zufrieden damit... Helpme91 schrieb: > ist es möglich das man eine Luftspule als Elektromagnet verwenden und > zwar ohne Eisenkern? Ja möglich schon, aber technisch nicht sinnvoll. Ein Eisenkern ist übrigens auch ziemlich schlecht. Da gibt es viel, viel bessere Materialien...
Helpme91 schrieb: > ist es möglich das man eine Luftspule als Elektromagnet verwenden und > zwar ohne Eisenkern? Einen kräftigen Magneten erhältst Du nur mit eisenähnlichem Kern, bzw. Topfkern... Ein Beispiel eines Topfkernelektromagneten ist der Haltemagnet von Brandschutztüren, den kann man auch leicht selbst bauen, vor allem wenn man einen Dreher kennt... Ausprobieren und studieren, ein paar hundert Windungen oder ein paar tausend...
> Ich frag mich nur, für was ich mich mit Spulen in der Schule > beschäftigt habe, wenn es heißt eine Berechnung durchzuführen > ist fast nicht möglich. > Dann ist das was ich gelernt habe völlig für die Tonne. Nein, ist es nicht. In der Schule lernst du das grobe Prinzip. Das ist die Bassi, um andere Dinge zu verstehen. Zum Beispiel, wie ein Relais funktioniert. Oder ein Kompass. Oder ein Lautsprecher. Oder warum das Autoradio knurrt, denn du ein Anruf auf dem Handy erhälst. Oder warum man Antennen nicht einfach zu einem Knubbel Wicklen sollte- wenn man damit Radio empfangen will. Oder warum normale Glas-Schüsseln auf Magnetischen Elektroherden nicht funktionieren. Wenn du lernen willst, Dinge herszustellen, musst du viel weiter gehen. Dann studiert man in der Regel das passende Fach und forscht. Du erwartest sicher auch nicht, einen Auto-Motor mal eben so auf dem Schreibtisch entwerfen zu können, oder etwa doch? Da steckt auch viel detailwissen drin, Erfahrung und natürlich auch Experimente. Denn man kann nicht alles berechnen. Viele Konstruktionen beruhren in wesentlichen Anteilen auch auf Experimente und daraus resultierender Erfahrung. Da Menschen weder elektrische noch magnetische Felder wahrnehmen können, ist dieses Thema gerade besonders schwierig.
Bisher kam leider wenig Spezifisches. Die Kraft eines Magneten besteht in der Imhomogenitaet des Feldes. In einem homogenen Feld kann man nur nichthomogene Strukturen entlang dem Feld ausrrichten, zB eine Kompassnadel. Mehr ist da nicht zu machen. Ein gerichtete Kraft bekommt man erst wenn die Konfiguration , dh Feld & Probe, resp Bauteil, durch eine Versetzung der Probe die Energie erniedrigen koennen. Wenn zB der magnetische Weg kuerzer wird. Eine Spule in einem gleichfeld ist trivial zu rechnen, nach einem Physikstudium, zwei Luftspule gegeneinander gehen auch noch. Aber ferromagnetische Materialien .. kannst du ohne viel Theorie und Simulationswerkzeuge vergessen. Neben Saettigungserscheingungen, der B-H Kurve, gibt es auch noch Anisotropien. zB ist die magnetische Suszeptibilitaet (Mu), von der Walzrichtung des Eisens/Stahles abhaengig. Das waer die anisotropie der B-H Kopplung. Dann ist die sonst dimensionslose Zahl (Mu-relativ) ploetzlich ein Tensor. Bedeutet ein Vektor H wird zum B Vektor gedreht und verzogen. Abhaengig von der Feldstaerke. Viel Spass. Also. Eine nette Idee, versuch mal was, aber Rechnen ist jenseits.
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