Hallo Zusammen Kann mir jemanden erklären warum ein Elektromagnet stärker ist mit einem Eisenkern? Wäre sehr dankbar brauche es am Mittwoch für die Schule
Duhu... Die Frage an sich ist ja schon interessant. Aber dashier: > Wäre sehr dankbar brauche es am Mittwoch für die Schule hätte ich an deiner Stelle nicht erwähnt^^ http://de.wikipedia.org/wiki/Spule_%28Elektrotechnik%29#Spule_mit_Eisenkern http://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnet
> µ(r) von Eisen ist >> als µ(r) von Luft ...
wobei das definitiv keine Erklärung ist.
Zeig mal, ob Du's wirklich verstanden hast und in der Lage bist, eine
anschauliche Eklärung zu finden.
Physik ist nicht immer ganz leicht zu erklären,
da es wenig Pädagogen mit Ahnung von Physik und womöglich noch
weniger Physiker mit Ahnung von Pädagogik gibt ( ich zähle mich eher
zur letzteren Sorte ).
In meinem nachfolgenden formelmässigem Erklärungsversuch gebe ich
Beträge an:
Die Feldstärke H bestimmt sich zu:
H=NI/l
( mit NI = Durchflutung = "Amperewindungen"
l = Länge des Magnetkreises )
Für die "Magnetkraft" ist nun bei gegebenen Magnetabmessungen, d.h. die
Fläche des "Polschuhs", die dort herrschende magn. Flussdichte B
bestimmend, und zwar mit:
B = µ(0) µ(r) H
( mit µ(0) = magn. Feldkonstante,
µ(r) = rel. magn. Feld-"konstante", gibt an, wieviel die magn.
Feldkonstante des verwendeten Mediums grösser, bzw. auch
kleiner als die des Vakkuums ist )
Klar, man muss über den gesamten Magnetkreis integrieren, µ(r) ist bei
ferromagnetischen Werkstoffen weder konstant, noch ein Skalar, zieht de
Magnet an, ändert sich logischerweise der Magnetkreis im erheblichen
Masse usw.
=> Warum setzen Hobbyelektroniker, z.T. auch Profis, so ungern Spulen
ein ?
Dann müssten sie Spulen berechnen ...
Viele Grüsse
>In meinem nachfolgenden formelmässigem Erklärungsversuch gebe ich >Beträge an: Das nun aber ist genau der Punkt: Eine gute Erklärung muss ohne Formeln auskommen. Ansonsten wäre Deine obige Aussage > µ(r) von Eisen ist >> als µ(r) von Luft ... ja völlig ausreichend. Sie ist nämlich für denjenigen verständlich, der es sowieso schon weiß. Am wenigsten Vorwissen braucht man meiner Meinung nach, wenn man ein anschauliches mechanisches Modell dazu findet.
Folgende Überlegungen zur Wirkung des Eisens: 1. Der Strom im Leiter erzeuge eine Feldlinie von 10 cm Länge. 2. Im Weg dieser Feldlinie liegt ein Teil Eisen ( nehmen wir mal 4cm an). 3. Wegen der relativen Permeabilität des Eisens, geht die Linie durch das Eisen ca. 3000 mal leichter als durch Luft, also entfällt auf 4 cm Weg der Feldlinine der magn. Widerstand der Luft. 4. Der gleiche Strom wie vorher muss also effektiv 4 cm weniger Luftweg überwinden, also kann er etwa das 1,5 fache an Feld erzeugen als ohne Eisen.
Also ich finde die Erklärung von Nicht_neuer_Hase ausreichend! u(r) von Luft ist viel kleiner als das von Eisen. Wer sich etwas auskennt erkennt leicht dass somit das Eisen viel leichter zu magnetisieren ist. d.h. man braucht eine viel kelinere Feldstärke um den gleichen Magnetischen Fluss zu erreichen. Evt. hilft dir auch dieses Modell: Ein Magnet besteht aus unendlich vielen kleinen sog. Molekularmagneten. Diese Molekularmagnete kannst du dir als die kleinste Einheit eines Magneten vorstellen. Alle haben einen Nord und Südpol. Gut. Bei einem Dauermagneten z.B. Kühlschrankmagnet, sind diese Molekularmagnete alle in die gleiche Richtung ausgerichtet. -> Sie wirken zusammen -> Der Stoff des Kühlschrankmagnetes ist magnetisch. Bei allen ferromagnetischen Stoffen (Eisen, Nickel, Kobalt) sind diese Molekularmagnete z.t. schon ein wenig ausgerichtet. Die Stoffe sind leicht magnetisch. Der grösste Teil dieser Molekularmagnete jedoch, ist chaotisch gerichtet -> Der Gesamtstoff zeigt beinahe kein magnetisches Verhalten Stell dir jetz vor du bringst einen solchen Stoff, z.b. Eisen in das Magnetfeld einer Spule. Was passiert? Genau, diejenigen Molekularmangete im Eisen die noch nicht ausgerichtet sind, richten sich jetz in die selbe Richtung wie das Magnetfeld der Spule aus. Somit wird der Stoff jetz magnetisch. Und dieses Magnetfeld ist natürlich viel stärker als das nur von der Spule erzeugte, da ja in der Luft keine solchen Molekularmagnete zum ausrichten vorhanden sind. Nimmst du den Eisenkern nun wieder aus der Spule, so wird je nach Eisentyp der Kern selbst magnetisch geworden sein (d.h. das Eisen ist "hartmagnetisch"), weil viele der Molekularmagnete ausgerichtet bleiben oder der Kern bleibt nicht magnetisch (sog. "weichmagnetisch"), weil sich die Molekularmagnete ohne das äussere Feld wieder chaotisch richten. Dies ist natürlich ein sehr einfaches Modell, aber ich denke es wird klar worum es geht.
Hallo, die Erklärung von peter-neu-ulm gefällt mir am besten. Gruss
> => Warum setzen Hobbyelektroniker, z.T. auch Profis, > so ungern Spulen ein ? > Dann müssten sie Spulen berechnen ... Gibt es dafür kein Programm? Nicht jeder Hobbybastler ist ein Physiker, und wenn da mal jemand ein, von mir aus auch Konsolenbasiertes, Programm aushecken könnte währe allen geholfen. Oder einfach mal eine Anleitung Marke Kochrezept in normalsterblicher Sprache verfasst. ;)
gedankenexperiment: man nehme einen magneten und "klebe" an dessen ende einen eisenwürfel .. merke die "anziehkraft" zb 1 cm vor kontakt wiederhole dasselbe mit dem nächsten würfel wird die kraft kleiner/grösser und warum?
Aber eine Frage bleibt bisher völlig außen vor: Warum bewirkt ein
höherer magnetischer Fluss eine größere Kraft?
> [...] warum ein Elektromagnet stärker ist [...]
So würde ich diese Frage jedenfalls interpretieren.
Gruß
Dr.Seltsam
>Aber eine Frage bleibt bisher völlig außen vor: Warum bewirkt ein >höherer magnetischer Fluss eine größere Kraft? Im Grunde ist das Wort "Fluss" hier fehl am Platze. Ein Fluss ist ein Gewässer mit Strömung in dem Wassermoleküle in einem Flussbett mit einer gewissen Geschwindigkeit entlang strömen. Da es keine "Magnetionen" gibt, die irgendwo entlang strömen, ist das Bild des Flusses hier fehl am Platze. Hier fliest nichts, rien, niente, nada und deshalb gibt es keinen Fluss und auch keine Flussdichte. Da fällt mir was ein: Wie hoch ist eigentlich die Flussdichte in Deutschland? Die Maßeinheit wäre wohl Flüsse/Fläche, oder? Ich vermute mal, das der Begriff "magnetischer Fluss" historisch entstanden ist, so etwas wie der "Äther". Aber leider wurde er nicht in gleicher Weise wie die "Äthertheorie" erledigt.
Stimmt ! Im Buch Moeller/Fricke "Grundlagen der Elektrotechnik" stand schon 1976, dass die auch hier verwendeten Bezeichnungen für "Magnetisches" wenigstens teilweise irreführend sind. Sie ergeben sich halt aus der Geschichte. ( Anderes Beispiel: "Technische" Stromrichtung ... ) Muss man halt mit leben ... Gruss
Auch diese Frage lässt sich mit dem Modell beantworten: Stell dir den höheren Fluss als "stärkeres Magnetfeld" vor. Dieses stärkere Magnetfeld richtet nun im Haftmaterial mehr Molekularmagnete aus -> grössere Anziehung. Ich denke so ist es verständlich. Also ich verstehe nicht warum alle ein so grosses Mysterium aus dem Gebiet des Magnetismus machen. Die Grundlagen (Fluss, Flussdichte, Durchflutung, Permeabilität) sind nicht wirklich schwieriger zu verstehen als andere Themen. Vieles ist analog zum elektrischen Kreis. Der Grund warum fast niemand Spulen berechnet ist vielemehr darin zu suchen, dass die einfachen Grundformeln bei diesen Berechnungen so daneben liegen (aufgrund von unberücksichtigten Effekten), dass es einfach viel schneller geht das ganze Aufzbauen und solange zu probieren bis man zufrieden ist. Achja, wer etwas interessiert an Magnetismus ist, der sollte sich mal das Programm "FEMM" anschauen! Das Programm ist Freeware und ist in der Lage schöne Simulationen von magnetischen (und anderen) Problemen mit der Methode der finiten Elemente zu erstelenn und diese dann auch graphisch darzustellen. Ich verwendete es bei einer Arbeit zur Magnetschwebebahn. MFG
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.