"Stahl ist nämlich ferromagnetisch und darüberhinaus elektrisch leitend. Ein Stahlrohr schirmt daher sowohl magnetische als auch elektromagnetische und elektrische Felder ab, ein Kupferrohr elektromagnetische und elektrische Felder" kann jemand erklären warum Kupfer magnetische Felder nicht abschirmt? kann man die überhaupt abschirmen? ich habe gedacht, dass statisches magnetisches Feld immer alles durchdringt. Gruss, Daniel
Tach, die Antwort hast Du schon selbst gegeben: Kupfer ist kein ferromagnetischer Werkstoff. Man kann magnetische Felder durch Abschirmung dämpfen. Das Problem liegt auch nicht bei den statischen Feldern, sondern bei den dynamischen. Bess demnähx Stefan
Ausschlaggebend für die Wirkung eines Materials auf Magnetfelder ist die Permeabilität. Die ist bei Kupfer ähnlich wie bei Luft, das heißt Kupfer hat auf statische Magnetfelder praktisch keinen Einfluß. Um Magnetfelder abzuschirmen braucht man Materialien mit einer hohen Permeabilität, z.B. Eisen.
> "Stahl ist nämlich ferromagnetisch und darüberhinaus elektrisch leitend. > Ein Stahlrohr schirmt daher sowohl magnetische als auch > elektromagnetische und elektrische Felder ab, ein Kupferrohr > elektromagnetische und elektrische Felder" Das ist so wie es da steht ziemlicher Blödsinn. Wo stammt diese Aussage her? Es gibt magnetische und elektrische Felder, wobei es bei den magnetischen Feldern völlig wurscht ist, ob sie von einem elektrischen Strom oder einem permanent magnetisierten Körper (Dauermagnet) erzeugt werden. Vermutlich sollten hier statische und Wechselfelder gemeint sein... Und ein Kupferrohr schirmt gar kein magnetisches Feld ab, da Kupfer diamagnetisch ist (Permeabilität kleiner 1). Zur Erklärung der Schirmwirkung von Para-, Ferro- und Ferrimagnetika (generell und vereinfacht ausgedrückt): Magnetische Feldlinien sind immer geschlossen (das magnetische Feld ist quellenfrei). Und da sie sich (vergleichbar mit dem elektrischen Strom, der ebenfalls immer im geschlossenen Kreis fließt) immer den Weg des geringsten Widerstands suchen, kann man mit Materialien, die einen geringen magnetischen Widerstand aufweisen (die also eine hohe relative Permeabilität besitzen) quasi für einen "magnetischen Kurzschluss" sorgen, also die Feldlinien "zwingen", den Weg durch das Material zu nehmen und nicht durch die Umgebung. Luft besitzt eine relative Permeabilität von 1, während Ferromagnetika im Bereich einige 10000 liegen können. Dementsprechend ist auch die Feldliniendichte (magnetische Flussdichte) innerhalb dieser Materialien um den entsprechenden Faktor größer. Eine vollständige Abschirmung magnetischer Felder ist allerdings tatsächlich nicht möglich, da immer ein mehr oder weniger geringer Anteil der Feldlinien den magnetischen Körper durchdringt (Wie bei einer Parallelschaltung von Widerständen: Wenn man einem großen Widerstand (für das Magnetfeld z.B. Luft) einen vergleichsweise sehr kleinen Widerstand (z.B. Eisen) parallelschaltet, dann wird der kleine Widerstand den größten Anteil des Stroms übernehmen, der große Widerstand wird aber immer einen kleinen Stromanteil behalten, auch wenn dieser bei einem entsprechenden Verhältnis der Widerstände irgendwann vernachlässigbar wird). Ein elektrisches Feld lässt sich mit jedem gut leitfähigen Material praktisch vollständig abschirmen, da eine leitfähige Oberfläche eine Äquipotenzialfläche darstellt (Prinzip Faradayscher Käfig).
dünne Bleche aus einer Nickel-Eisen Legierung schirmen Magnetfelder ganz gut ab (Stichwort Mu-Metall)
> (Stichwort Mu-Metall)
Jau, das waren noch Zeiten, als wir Mu-Metall-Kegel für
Oszillograpfenröhren gedenggelt haben. Echte Klempnerarbeit!
Ein statisches magnetisches Feld kann dir egal sein. Ein Strom, und das ist die uns störende Wirkung, kann nur von einem sich verändernden magnetischen Feld erzeugt / induziert werden. So hat das Erdmagnetfeld, da es sich nicht ändert, auch keinen Einfluss auf unsere Schaltungen. Eine Abschirmung aus Silber oder Kupfer schützt den/die innenliegenden Leiter nur gegen elektrische Felder. Wollte man die Leiter auf diese Art gegen magnetische Felder schützen, müsste die Abschirmung Eisen enthalten (siehe andere Beiträge). Allerdings spielt hier die Dicke eine wesentliche Rolle, die ist frequenzabhängig. Das wird dann recht teuer. Hier gibt es aber einen Kniff. Das sich verändernde Magnetfeld erzeugt einen Strom, der proportional zur Fläche des elektrischen Kreises ist. Wenn man die beiden Leiter nun paarweise verdrillt (twisted pair), dann heben sich die positiven und negativen Flachen aus (ziemlich gut wenigstens). Dies sieht man bei Netzwerkkabeln (unter der Abschirmung versteckt oder noch besser bei Telefonkabeln. Bei Haustürklingeln sieht man es auch, aber hier dient es eher der Verhinderung der Störung DURCH die Klingel. Das ist mir noch dazu eingefallen, möge es der eine oder andere interessant gefunden haben. Ciao Willi Wacker
Angehängte Dateien:
Frequenzabhänge magnetische Schirmwirkung von Kupfer und Stahl. Wie man sieht ist bei gleicher Dicke unter 100kHz Stahl besser als Kupfer, darüber ist Kupfer besser.
Kupfer Michi wrote: > Frequenzabhänge magnetische Schirmwirkung von Kupfer und Stahl. > > Wie man sieht ist bei gleicher Dicke unter 100kHz Stahl besser als > Kupfer, > darüber ist Kupfer besser. Das Bild hat nichts mit Schirmwirkung zu tun! Da geht es um die "Skin Depth", die Eindringtiefe des Stromes in den Leiter in Abhängigkeit von der Frequenz beim sog. Skineffekt. Aluminium ist paramagnetisch und Kupfer diamagnetisch (wie oben schon erwähnt) und sind zum Abschirmen magnetischer Felder ungeeignet (wobei Alu da noch besser ist als Kupfer).
Die Skintiefe hat schon was mit der Abschirmung zu tun; je kleiner die Skintiefe, desto besser die Abschirmwirkung des Materials.
>je kleiner die Skintiefe, desto besser die Abschirmwirkung des Materials
So verstehe auch ich diesen Text.
Es wird ja auch ausdrücklich von der magnetischen Schirmwirkung
gesprochen.
1mm Cu schafft bei 10kHz 9dB, Stahl braucht dafür nur ~0.3mm oder bei
1mm schafft Stahl ~27dB
magn. Fluss B ist kontinuerlich am Medienübergang, deswegen gilt H1*u1 = H2*u2 ist u2 zb sehr gross, dann wird H2 klein also in anderen Worten wird Magnetfeld sehr schwach Verstehe ich das richtig, dass man über ein grosses u eine gute magnetische Leitfähigkeit definiert? Aber andererseits sind doch gerade diamagnetischie Materiallien so definiert, dass sie ein gegen H Feld aufbauen. Oder verwechsele ich was? Regards, Daniel
@ Johannes M. > vergleichbar mit dem elektrischen Strom, > der ebenfalls immer im geschlossenen Kreis fließt sorry junge aber das ist total falsch. gruss sven
sven s. wrote: > @ Johannes M. > >> vergleichbar mit dem elektrischen Strom, >> der ebenfalls immer im geschlossenen Kreis fließt > > sorry junge aber das ist total falsch. Ist es nicht (jedenfalls nicht "total"). Es ist nur ein Vergleich, der das Prinzip erklären sollte, und ich denke, das tut er ganz gut. Allerdings (wie auch von den anderen oben gesagt) trifft dieser Vergleich in erster Linie für statische und niederfrequente Felder zu. Bei höheren Frequenzen spielen dann die Wirbelströme (und in Verbindung damit auch der Skineffekt bzw. Stromverdrängung) eine immer größere Rolle. Dementsprechend auch SORRY an Kupfer Michi: Ich hatte das Posting so verstanden, als ob Du meintest, dass der Skineffekt allein die Schirmwirkung eines Materials definiert. Aber man muss sich den dabeistehenden Text durchlesen, was ich auch am Anfang nicht gründlich genug getan habe...
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