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Thema: Elektromagbnet - allgemein

  1. #1
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Elektromagbnet - allgemein

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    Hallo!

    Im Rahmen meiner Diplomarbeit beschaeftige ich mich auch etwas mit Magneten (und da ich Maschinenbauer und kein Physiker oder Elektromensch bin, ist das doch relatives Neuland fuer mich).

    Mein Frage(n):

    Aehnlich des Magnetspalts in einer Wirbelstrombremse will ich mittels zweier Magnetpole ein Magnetfeld aufbauen.Zwischen den Polen soll ein Spalt vorliegen, durch den das Magnetfeld stroemt. Durch diesen Spalt will ich ferromagnetisches Material (duennes Band) bewegen. Das Band wird, bei nichtzentrischer Lage, von einem der Pole angezogen. Meine Fragen:

    1) zu welchem Pol wird das Band angezogen? meiner Meinung nach zum naeheren.

    2)Gibt es fuer die Anziehungskraft eine Formel? Diese muesste von der magnetischen Feldstaerke H, der induktivitaet B (Materialeinfluss), des Polflaeche, dem Abstandes zwischen Pol und Band und der Banddicke selber abhaengen. Richtig?
    Oder hat jemnad andere Ideen?

    3)Inweifern beeinflusst der Abstand zwischen den Polen das Magnetfeld. Habe gelesen, je kleiner der Abstand, desto homogener ist das Magnetfeld. Heisst das, das der Querschnitt des Magnetfeldbereiches dem Magnetpolquerschnitt entspricht? Gibt es auch darueber Untersuchungen und wissenschaftliche Dokumente, die ich evtl. in meine Arbeit mit reinnehmen kann?

    Danke

    Markus

  2. #2
    Super-Moderator Robotik Visionär Avatar von PicNick
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    Bei mir ist das wohl schon zu lange her und nie gebraucht, jetzt bin ich lieber still, bevor ich was Falsches sage
    Aber das fällt in das Bereich dia-, para-, und ferromagnetismus, da sollte das Internet eine Menge hergeben
    mfg robert
    Wer glaubt zu wissen, muß wissen, er glaubt.

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von H.A.R.R.Y.
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    Zu 1) - ja, genau das - sofern das Band nicht selbst magnetisiert ist
    Zu 2) - die stehen im Physikbuch, sorry daß ich sie nicht auswendig weiß
    Zu 3) - wie jedes Feld: an den Rändern nicht ganz homogen, spielt in der Praxis meist keine große Rolle

    Versuch mal diese Doku:
    http://wwwex.physik.uni-ulm.de/lehre/gk3b-2004-2005/

    Anmerkung: Selbst wenn das Band exakt in der Mitte läuft und damit theoretisch von beiden Seiten die gleiche Kraftwirkung erfährt, wird in der Praxis das Band immer nach einer Seite wegdriften. Die ganze Sache ist nämlich instabil - ferromagnetisches Band.
    a) Es gibt keine dummen Fragen, nur dumme Antworten
    b) Fehler macht man um aus ihnen zu lernen
    c) Jeder IO-Port kennt drei mögliche Zustände: Input, Output, Kaputt

  4. #4
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Wenn Du Eisenspähne zwischen die Pole streust, dann werden sie sich entlang der Feldlinien anordnen. Das Band wird das gleiche anstreben.

    Der angesprochene Effekt mit der Anziehung zur einen Seite entsteht aufgrund der Inhomogenität am Rand des Feldbereichs, nicht in der Mitte der Fläche. Zur Analyse müßten die Kanten der Magnetpole beschrieben werden.
    Manfred

  5. #5
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    danke fuer die schnellen Antworten

    hab mal ins Physikbuch (Taschenbuch der Physik) geguckt und dort eine Fomel fuer die magnetische Haltekraft gefunden. Dabei handelt es sich um einen Hufeisenmagneten.

    F=B*H*A/2

    A = Kontaktflaeche
    B= Induktion
    H=magnetische Feldstaerke

    Formel ist umstellbar so dass F nur von B oder H (jeweils quadriert) und den mue-coeffizienten abhaengig ist.

    Da hier aber keine Beziehung zum Abstand gegeben ist, nehm ich mal folgendes an:

    Da es sich um einen kleinen Spalt zwischen zwei Magnetpolen handelt, ist B aufgrund geringer, aber weiterhin vorhandener randeffekte, zwar relativ, aber nicht exakt, konstant. B nimmt zur Spaltmitte etwas ab (da die projezierte Flaeche A des Magnetfeld sich etwas vergroessert). Daher wird das Blech immer zum naeheren Pol herangezogen, da aufgrund der Blechdicke auf beiden Seiten eine minimal unterschiedliche Induktion B vorliegt, die auf der Seite, die naeher zu einem Pol liegt, eine groesser Kraft hervorruft.

    Klingt das plausibel?

    Oder hast jemand doch eine bessere Formel und Erklaerung.

  6. #6
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    Wenn Du mit Google suchst solltest Du auch mal den Begriff "Flussdichte" anstelle von Induktion benutzen, den so wird B meistens bezeichnet obwohl Induktion natürlich auch korrekt ist.


    Deine Formel gilt natürlich nicht in diesem Fall, da Du hier zwei Kräfte hast, die gegeneinander wirken und nicht nur eine wie bei einem Magnete, der ein Stück Eisen hebt.
    In deiner Erklärung sehe ich einen Fehler. Aufgrund der hohen magnetischen Permeabilität und der geringen Dicke des Eisenblechs ist B auf beiden Seiten praktisch gleich. Die anziehende Kraft hängt ab von B im Eisenblech und der Feldstärke H an der Oberfläche des Bleches. Sowohl B als auch H sind auf beiden Seiten so gut wie gleich (natürlich nur direkt an der Oberfläche des Bleches, in 1mm Entfernung sieht es schon anders aus). Die Kraft müsste also gleich gross sein. Allerdings ist die Richtung der Kraft eine andere. Wenn Du dir die Feldlinien aufzeichnest, siehst du dass die Linien auf der einen Seite unter einem anderen Winkel weggehen, sie gehen stärker nach aussen weg. Damit zieht ein Teil der Kraft schräg nach oben und ein anderer Teil schräg nach unten. Die Kräfte heben sich teilweise gegenseitig auf. Insgesamt ist die Kraft auf der einen Seite dann schwächer.

    Allerdings bin ich kein Experte auf dem Gebiet. Du solltest meine Erklärung also nochmal überprüfen bevor Du sie für deine Diplomarbeit benutzt.

  7. #7
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    Die Kraft im Magnetfeld wirkt dort, wo magnetisierbares Material von einem Ort geringer Feldstärke zu einem Ort größerer Feldstärke bewegt werden kann.
    Es ist damit die Inhomogenität des Feldes das das Band anzieht. Steht das Band nur quer im homognen Feld dann wird es nicht angezogen.
    Die größte Inhomogenität ist an den Kanten der Pole.

    In übrigen kommt es auf das Band und seine mechanische Zugspannung an. Ein Stück Tonband das frei nach untern hängend zwischen die Pole geüfhrt wird, wird die Pole miteinander verbinden.
    Manfred

  8. #8
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    @ dr. zoidberg

    dann waeren die Kraefte bei exakter zentrischer Lagerung gleich

    @ Manf

    das band ist schon relativ gespannt. Ein Ausrichtung zu beiden Polen ist nicht moeglich

    Aber sind die Imhonogenitaeten am Rand nicht auch gleich (global gesehen)? Meine, wenn man die eine und die andere Seite betrachtet.

    @ Alle:
    Gibt es fuer Eure Erklaerungen auch Berichte, die ich als referenz verwenden kann? Kann leider schlecht Zitat Manf bzw. DrZoidberg schreiben.

    Oder ich muss das als Vermutung beruecksichtigen, da es im Detail den Leser sowieso nicht interessieren wird.

  9. #9
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    Kollege, über Materie im magnetischen Feld hab ich in meinem Physikbuch 12 Seiten (nicht erschöpfend), und da ist Induktion etc. gar nicht dabei. Für eine Diplomarbeit mit definitiven Formeln etc. (samt Quellennachweis) wirst du etwas Literatur einziehen müssen, da helfen dir ein paar kluge Zeilen von uns nix.
    mfg robert
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  10. #10
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    Aber sind die Imhonogenitaeten am Rand nicht auch gleich (global gesehen)? Meine, wenn man die eine und die andere Seite betrachtet.
    Sie sind grundsätzlich gleich, aber nur von der Mitte aus gleich weit entfernt.

    Wenn man an einer näher dran ist, ist sie stärker.

    Es gibt sicher einige Physik Vorlesungs Skripten im Netz und ich kann Dir sicher auch das eine oder andere heraussuchen.
    Manfred

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