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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Metall als Spulenkern


Autor: Moritz (Gast)
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Hallo,
Spulen werden ja typischerweise um ein Kern gewickelt und dadurch erhöht 
sich die Induktivität. Was passiert wenn man einen Kern aus Kupfer 
nehmen würde? Erhöht sich dann auch die Induktivität? Oder bleibt diese 
gleich da Kupfer keine magnetischen Eigenschaften hat?

Danke,
Moritz

Autor: matrixstorm (Gast)
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Naja das ist vermutlich Quatsch und wird nicht funktionieren. Nur 
alleine wegen den Wirbelströmen im leitfähigen Kernmaterial

Autor: Helmut -dc3yc (dc3yc)
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Da Kupfer ein Diamagnetikum ist (Suchwort: Permeabilität), wird die 
Induktivität kleiner. Bei Ferromagnetika (Eisen, Eisenoxid usw.) wird 
sie größer.

Autor: Alex S. (Gast)
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Kupfer ist diamagnetisch, es schwägt sogar das Magnetfeld geringfügig: 
https://de.wikipedia.org/wiki/Diamagnetismus

Autor: Chris F. (chfreund) Benutzerseite
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Kupfer ist diamagnetisch, die Permeabilität ist bei 0,9999 oder so.
Das schwächt also das Magnetfeld da es sich entgegengesetzt zum äußeren 
Magnetfeld ausrichtet. Luft ist ein besserer Spulenkern als Kupfer.

Informiere Dich mal über Permeabilität und ferromagnetisch, 
paramagnetisch, diamagnetisch.

Autor: Huh (Gast)
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Chris F. schrieb:
> Luft ist ein besserer Spulenkern als Kupfer.

Kann man so nicht pauschal sagen!
Es kommt darauf an, ob man die Induktivität steigern oder mindern 
möchte. Aus diesem Grund gab es zum Beispiel bei ZF-Bandfiltern Kerne 
aus Ferrit und auch Kerne aus Messing...

Autor: Dieter Werner (dds5)
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Huh schrieb:
> ... gab es zum Beispiel bei ZF-Bandfiltern Kerne
> aus Ferrit und auch Kerne aus Messing...

Stimmt, und aus Alu gab es auch noch welche.

Autor: Chris F. (chfreund) Benutzerseite
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Huh schrieb:
> Kann man so nicht pauschal sagen!
> Es kommt darauf an, ob man die Induktivität steigern oder mindern

Dazu schreibt der TE:

Moritz schrieb:
> Spulen werden ja typischerweise um ein Kern gewickelt und dadurch erhöht
> sich die Induktivität. Was passiert wenn man einen Kern aus Kupfer
> nehmen würde? Erhöht sich dann auch die Induktivität?


Wobei Du natürlich recht hast, dass man auch diamagnetische Drosseln 
verwenden kann.

: Bearbeitet durch User
Autor: Huh (Gast)
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Chris F. schrieb:
> ...
Mir ging es lediglich um deine Aussage, daß Luft ein besserer Spulenkern 
sei als Kupfer.

Nochmal: Es kommt darauf an, was man mit dem Kern erreichen will. Je 
nachdem ist ein Ferritkern besser oder ein Messing-, Alu- oder 
Kupferkern. Die alle haben auch noch den Vorteil, daß man sie zum 
Abgleichen benutzen kann. Wie sieht es damit beim Luft-Kern aus? :-)

Autor: Pink Shell (pinkshell)
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matrixstorm schrieb:
> Nur
> alleine wegen den Wirbelströmen im leitfähigen Kernmaterial

Na ja, Eisen ist auch leitend. Daher baut man Eisenkerne in Bleche oder 
als Ferrit. Das geht prinzipiell such mit Kupfer.

Sonst ist schon alles gesagt.

Autor: Günter Lenz (Gast)
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Bei Spulen mit Massekern (Beispiel: UKW-Tuner mit Spulenabstimmung)
ist die Permeabilität des Kerns aber Nebensache, weil die magnetischen
Feldlinien den Kern garnicht durchdringen können, wegen des 
Skineffektes.
Die Induktivität wird da kleiner, weil sich der Magnetische Querschnitt
in der Spule verringert.

Autor: Mark Space (voltwide)
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Huh schrieb:
> Wie sieht es damit beim Luft-Kern aus? :-)

Wie kommst Du denn da das Gewinde rein geschnitten?

Autor: Moritz (Gast)
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Günter Lenz schrieb:
> Die Induktivität wird da kleiner, weil sich der Magnetische Querschnitt
> in der Spule verringert.

Kann man diese Aussage etwas genauer begründen, das wäre ein 
interessanter Effekt.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Die Alukerne haben vor allem die Wirkung, die Kapazität nach Masse und 
zwischen den Wicklungen zu erhöhen. Ich vermute, dass das die 
entscheidende Wirkung ist. Die Wicklungen sind kapazitiv 
kurzgeschlossen, damit verringert sich beim Eindrehen die Induktivität.
Mit Wirbelströmen und erst recht dem bisschen Diamagnetismus sind die 
Effekte deutlich kleiner. Aber das ist alles nur meine Vermutung.

Autor: Günter Lenz (Gast)
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Christoph Kessler (db1uq) schrieb:
>Die Alukerne haben vor allem die Wirkung, die Kapazität nach Masse und
>zwischen den Wicklungen zu erhöhen. Ich vermute, dass das die
>entscheidende Wirkung ist

Dann müßte aber bei UKW-Tuner mit Spulenabstimmung die Resonanzfrequenz
der Schwinkreise niedriger werden, wenn der Massekern in die
Spule eintaucht, die Resonanzfrequenz wird dabei aber höher.

Autor: asdf (Gast)
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Günter Lenz schrieb:
> Christoph Kessler (db1uq) schrieb:
>>Die Alukerne haben vor allem die Wirkung, die Kapazität nach Masse und
>>zwischen den Wicklungen zu erhöhen. Ich vermute, dass das die
>>entscheidende Wirkung ist
>
> Dann müßte aber bei UKW-Tuner mit Spulenabstimmung die Resonanzfrequenz
> der Schwinkreise niedriger werden, wenn der Massekern in die
> Spule eintaucht, die Resonanzfrequenz wird dabei aber höher.

Du hättest weiterlesen müssen und nicht kurz vor dem entscheidenden Satz 
aufhören:

Christoph K. schrieb:
> Die Wicklungen sind kapazitiv
> kurzgeschlossen, damit verringert sich beim Eindrehen die Induktivität.

Und wenn sich die Induktivität verringert, was passiert dann mit der 
Frequenz? :-)

Autor: michael_ (Gast)
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Ist ja nur seine These.

Du mußt weiterlesen.

Christoph K. schrieb:
> Aber das ist alles nur meine Vermutung.

Ich glaube das nicht. Müßte mal die alten Bücher rauskramen.

Autor: asdf (Gast)
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michael_ schrieb:
> Ich glaube das nicht.

Ich schon. Und ich muß keine Bücher rauskramen. Ich weiss es aus der 
Praxis, seit ich in den Siebzigern Radios repariert habe,  daß ein Alu- 
oder Messingkern die Induktivität verringert.

Autor: Mark Space (voltwide)
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Ja, isso!

Autor: Moritz (Gast)
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asdf schrieb:
> Ich schon. Und ich muß keine Bücher rauskramen. Ich weiss es aus der
> Praxis, seit ich in den Siebzigern Radios repariert habe,  daß ein Alu-
> oder Messingkern die Induktivität verringert.

Höchst interessant.

Um "wie viel" kann man damit die Induktivät verringern? Und was die 
Formel / theoretische Hintergrund. Reden wir hier wie bei Eisen von 
0.9999 vs 1 oder kann man damit die Induktität erheblich reduzieren?

Und falls ja, muss dazu der Alu- oder Messingkern massiv sein oder 
verteilt isoliert?

Autor: michael_ (Gast)
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Nö!
Die Induktivität bleibt wie sie ist.
Es ändern sich nach deiner Vorstellung aber die parasitären Kapazitäten.
Ich bin eher für die Wirkung der Permeabilität.

asdf schrieb:
> daß ein Alu-
> oder Messingkern die Induktivität verringert.

Es verändert sich höchstens die Resonanzfrequenz des Schwingkreises.

Autor: asdf (Gast)
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Moritz schrieb:
> asdf schrieb:
>> Ich schon. Und ich muß keine Bücher rauskramen. Ich weiss es aus der
>> Praxis, seit ich in den Siebzigern Radios repariert habe,  daß ein Alu-
>> oder Messingkern die Induktivität verringert.
>
> Höchst interessant.
>
> Um "wie viel" kann man damit die Induktivät verringern?
Schon um einiges. Ich kann dir keine Zahlen nennen, aber es 
funktioniert. Wenn es das nicht täte, hätte es keine Alu- und 
Messingkerne gegeben.
> Und was die Formel / theoretische Hintergrund.
Weiß ich nicht. Das ändert aber nichts dran, daß es funktioniert.
> Reden wir hier wie bei Eisen von 0.9999 vs 1
> oder kann man damit die Induktität erheblich reduzieren?
Auf jedenfall deutlich.
>
> Und falls ja, muss dazu der Alu- oder Messingkern massiv sein oder
> verteilt isoliert?
Das waren massive Kerne. Was meinst du mit "verteilt isoliert"? Meinst 
du gesintert?

Hier mal noch ein paar Links:
Beitrag "Re: Verstimmung SMD-Spule durch Boardeinflüsse"
Beitrag "Re: Verstimmung SMD-Spule durch Boardeinflüsse"
http://www.dampfradioforum.de/viewtopic.php?f=34&t=12416

Autor: Günter Lenz (Gast)
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asdf schrieb:
>Ich weiss es aus der
>Praxis, seit ich in den Siebzigern Radios repariert habe,  daß ein Alu-
>oder Messingkern die Induktivität verringert.

Da gibt es auch nichts dran zu Rütteln, daß weiß ich auch.
Die Frage ist nur, warum ist daß so? Wenn man bei einer Spule
den Magnetischen Querschnitt verringert, also den Durchmesser
kleiner macht, wird die Induktivität kleiner und wenn ein
Massekern in die Spule eintaucht wird der Magnetische Querschnitt
auch kleiner. Die Feldlinien müssen sich dann an den Massekern
vorbeizwängen.

Autor: michael_ (Gast)
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Moritz schrieb:
> Höchst interessant.
>
> Um "wie viel" kann man damit die Induktivät verringern?

Mindestens bei UKW-Tunern mit Röhren oder in Autoradios konnte man den 
gesamten Bereich damit abstimmen.

Autor: Moritz (Gast)
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Günter Lenz schrieb:
> Die Feldlinien müssen sich dann an den Massekern
> vorbeizwängen.

Welche? Die Magnetischen interessiert das Metall ja wenig.

Autor: Thomas (Gast)
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Autor: Werner Hartmann (werner45)
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Die Variometer-Abstimmung mit Alukernen für UKW kenne ich auch noch.
UKW-Ferrite gab es damals noch nicht.
Die Permeabilität spielt wegen des kleinen Wertes gegenüber Luft keine 
Rolle.
Neben der kapazitiven kommt noch eine Induktive Wirkung hinzu, da der 
Kern eine relativ fest gekoppelte Kurzschlußwindung in der Spule 
darstellt. Das verringert die Induktivität bei gleichzeitiger Erhöhung 
der Wicklungskapazität.
Jedenfalls funktionierte das im gesamten UKW-Bereich von 87 - 104 MHz.

Als passende Ferrite verfügbar waren, wurde diese wegen der höheren Güte 
eingesetzt.

Aus einem mechanisch gekoppelten Ferrit-Variometer mit gegenläufigem 
UKW-Drehko hatte ich mir seinerzeit einen durchstimmbaren Testoszillator 
gebaut, von etwa 80 bis 160 MHz. Den zweiten Kreis als Filter. Mit 
Doppeltriode wegen der noch nicht erhältlichen UKW-Transistoren.

Gruß   -   Werner

Autor: Possetitjel (Gast)
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Moritz schrieb:

> Günter Lenz schrieb:
>> Die Feldlinien müssen sich dann an den Massekern
>> vorbeizwängen.
>
> Welche?

Die magnetischen Feldlinien.

> Die Magnetischen interessiert das Metall ja wenig.

Oh doch.

1) Der Wechselstrom der Spule erzeugt ein magnetisches
Wechselfeld.

2) Dieses magnetische Wechselfeld induziert elektrische
Ströme im metallischen Spulenkern.

3) Die Wirbelströme im Kern erzeugen ihrerseits ein
magnetisches Feld, das dem äußeren Feld entgegengesetzt
gerichtet ist.

4) Die Ströme im Kern fließen schätzungsweise an der
Oberfläche des Kernes (Skin-Effekt); ich vermute, dass
deshalb das Innere des Metallkernes nahezu frei vom
Magnetfeld ist.


Ob die Erklärung stimmt, müsste man prüfen können: Die
Induktivität solcher Spulen mit Metallkern müsste von der
Frequenz abhängen, weil die Eindringtiefe der Ströme in
den Kern von der Frequenz abhängt.
Die Induktivität muss mit zunehmender Frequenz kleiner
werden.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Anderer Vorschlag zum Ersatzschaltbild:
Der Alukern verwandelt die simple Induktivität in eine 
Verzögerungsleitung. Verteilte Längsinduktivitäten und Querkapazitäten 
nach Masse.

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo,

> Spulen werden ja typischerweise um ein Kern gewickelt und dadurch erhöht
> sich die Induktivität. Was passiert wenn man einen Kern aus Kupfer
> nehmen würde? Erhöht sich dann auch die Induktivität? Oder bleibt diese
> gleich da Kupfer keine magnetischen Eigenschaften hat?

das Kupfer wirkt m. E. näherungsweise wie eine Kurzschlussschleife. 
Demzufolge wirst Du bei praktischer Erprobung möglicherweise weniger an 
induktive Eigenschaften denken als an einen (sekundärseitig) 
kurzgeschlossenen oder niederohmig abgeschlossenen Transformator.

Im Grunde hast Du sowas ähnliches ja bei Ferritperlen. Das sind -- grob 
gesprochen -- Induktivitäten mit verlustbehaftetem Kern. Sie dienen 
dazu, hochfrequente Störströme in Signalleitungen zu blocken. Die 
Verluste baut man absichtlich ein, einerseits, um Resonanzüberhöhungen 
des Bauelements* zu vermeiden und andererseits, um die Energie des 
Störsignals gleich teilweise ohmsch (in Wärme) umzusetzen.


Viele Grüße
Michael


* In der Hochfrequenztechnik ist praktiksch jedes Bauelement ein 
Schwingkreis. Bei einer gewickelten Spule wird mit steigender Frequenz 
die Kapazität der einzelnen Wicklungen gegeneinander immer stärker 
relevant. Bei hohen Frequenzen wird die Spule dann praktisch zum 
Kondensator.

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Autor: michael_ (Gast)
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Michael L. schrieb:
> Bei hohen Frequenzen wird die Spule dann praktisch zum
> Kondensator.

Welch wundervoller Blödsinn.
Induktivität bleibt Induktivität und die Kapazitäten tun das Gleiche.
Man muß sie nur richtig in die Berechnung einbeziehen.

Michael L. schrieb:
> Bei einer gewickelten Spule wird mit steigender Frequenz
> die Kapazität der einzelnen Wicklungen gegeneinander immer stärker
> relevant.

Du meinst sicher Windungen.
Die Kapazitäten zwischen den Windungen vermindern in erster Linie die 
Güte.

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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> Welch wundervoller Blödsinn.
Du bist ganz schön eingebildet. Solche Gäste hat niemand gerne.

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Autor: Chris F. (chfreund) Benutzerseite
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michael_ schrieb:
> Michael L. schrieb:
>> Bei hohen Frequenzen wird die Spule dann praktisch zum
>> Kondensator.

Stimmt, ab der Eigenresonanzfrequenz verhält sich die Spule wie ein 
Kondensator.

> Welch wundervoller Blödsinn.
> Induktivität bleibt Induktivität und die Kapazitäten tun das Gleiche.
> Man muß sie nur richtig in die Berechnung einbeziehen.

Jaja, danke auch, dass wir auf einem Planeten mit Dir sein dürfen, Boss.

Autor: Jobst M. (jobstens-de)
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Huh schrieb:
> Die alle haben auch noch den Vorteil, daß man sie zum
> Abgleichen benutzen kann. Wie sieht es damit beim Luft-Kern aus? :-)

Man kann die Spule ja in ein dichtes Gehäuse packen und die Luft 
absaugen. :-D

Gruß

Jobst

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