Elektromagnete

[Hubert.G]

Mit dieser Materie habe ich mich noch nie ernstlich auseinandergesetzt.
Aber auf 10cm bekommst du 200 Windungen 0,5mm Draht.

[blisslfutz]

Ja das stimmt natürlich, weiß nciht, was da bei mir falsch lief. Habe mich heute nochmal rangesetzt, hatte in meiner Exceldatei an einer Stelle noch ein Quadrat stehen, was da so nicht hingehört hat. Jetzt ergeben die Zahlen auch etwas mehr Sinn. Wobei ich in diesem Zusammenhang immernoch nicht verstanden habe, warum die Oberfläche des Magneten betrachtet wird und wie genau die Formel hergeleitet wird.
Auf Wikidepia bin ich fündig geworden, wie man den Tesla-wert berechnet. Habe aber nichts im Internet gefunden, um diesen Wert in Newton umrechnen zu können. Ich bräuchte dafür irgendwas mit der Eineit Ampere*meter, um Tesla in Newton umrechen zu können. (1 T = 1 N/Am).
Einzige was ich bezüglich A*m gefunden habe st, dass es der SI-Wert für die Stärke der Pole eines Magneten ist. Und dies berechnet sich mit 1 C * m/s. Wenn ich die Feldstärke berchnen mächte, müsste ich also berechnen, wie viel Strom pro Sekunde durch meinen Elektromagneten fließt (für C) und dann messen, wie schnell sich etwas durch Magnetfeld bewegt? dann hätte ich die Magnetstärke an den entsprechenden Punkt. Dies müsste ich dann ja mithilfe des Superpositionsprinzp berechnen können. Wie auch bei einem elektrischen Feld. Hierzu müsste ich über die Abstände der einzelnen gemessen Punkte differenzieren. Sollte beim Magnetfeld ja ziemlich ähnlich funktionieren.

Inwiefern kann ich hier jetzt aber auf die Stärke an einen Punkt kommen, wenn ich nur den Tesla-wert habe? Kann man die magnetische Feldstärke irgendwie direkt berechnen, ohne versuche durchzuführen?

Die magnetische Flussdichte(Tesla) kann ich ja relativ einfach über magnetische Feldkonstante * ermeabilität der Spule * Stromstärke * Wicklungszahl/Länge ermitteln.

Nochmal zu Berechnung der Stromstärke:
Diese ermittelt sich ja durch U/R. Der Widerstand eines Kupferkabels ist 0,0171 * (1+0,0039*(Temperatur-20)) * Länge in m/Querschnitt in mm². Bei einem 10m langen und 5mm dicken Kabel komme ich bei 20° auf 0,002 Ohm. Ist der Wert realistisch oder habe ich wieder einen komischen Fehler eingebaut?
Bei einer angeschlossenen Batterie 4,5V, ohne Eigenwiderstand würde bei dem Kabel dann ja über 2000 Ampere fließen. Was für praktische Unterschiede hat es, wenn ich eine Batterie mit 2V und einem Widerstand von 1, bzw eine Batterie mit 4V und einem Widerstand von 2 nehme?

Letzte Frage: Gibt es sinvolle Ansätze um die Wärmeentwicklung abschätzen zu können? Leider gerade nicht genug Zeit. Würde heute Abend das Internet durchsuchen, wenn ich wieder zu Hause bin. Grobe Idee von mir wäre: Ich muss mit dem Gewicht der Spule und der spezifischen Wärmekapazität des Kupfers und der Energie die ich durchfließen lasse ausrechnen, wie stark es sich erwärmt. Dann noch ermitteln, wie viel Temperatur in der gleichen Zeiteinheit über die Oberfläche an die Umgebung (Luft) abgegeben werden kann. Der Einfachheit halte ich die Außentemperatur konstant. Wenn man nun so wenig Strom durch den Draht fließen lässt, dass die Temperaturerhöhung - Abgabe kleiner oder gleich 0 ist, dürfte sich ncihts erwärmen. Falls es doch dazu kommt, wird ja der Strom, der durch den Draht fließt immer weniger, da der Widerstand des Drahtes ansteigt. Folglich kann er sich nicht mehr so stark erhitzen.
Übersehe ich was, bzw. sind die Größenordnungen der einzelnen Werte überhaupt von praktischer Relevanz?

Grüße

[hbquax]

Ich habe jetzt nichts nachgerechnet, aber z.B. dein Widerstand kommt mir sehr klein vor. Hast du die Einheiten jeweils durch die Rechnungen mit durchgezogen (Stichwort Einheitenkontrolle), oder einfach nur mit den Zahlen gerechnet? Du hantierst da munter mit m, mm, cm² usw....

Zusatztipp: Kabelquerschnitt = pi * R^2 = pi/4 * D^2

[indeas]

Beim Haftmagneten ist vor allem der Luftspalt und damit die Konstruktion entscheidend; (wirkt ja mit 1/X²).
Da zählt jedes µ; es sind also zwei Dinge zu beachten
1. Das Joch am besten aus dem Vollen herstellen (keinen weiteren Luftspalt für den Rückfluss).
2. Die Oberflächen müssen 100%ig plan sein. Selbst bei den einfachen Haftmagneten sind diese überschliffen und haben auch keine Oberfläche (verzinkt oder ähnliches)

Noch ein was zur Mechanik: beiden Flächen die über das zu haltenden Teil miteinander verbunden werden sollten gleich groß sein.

Zu Deiner Spule:
Möglichst hohe Durchflutung (w*I) heißt viele, viele, viele Windungen. Da kommst Du mit Klingeldraht nicht weit; Du brauchst Wickeldraht mit Durchmessern <0,2mm.
Das kann man aber ausrechnen, wenn Du das Wickelfenster und den Sollwiderstand hast, dann man den passenden Drahtdurchmesser und die Wicklungszahl ausrechnen.