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Magnetismus, Hallsensor
 
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Claudini95



Anmeldungsdatum: 31.05.2015
Beiträge: 126

Beitrag Claudini95 Verfasst am: 14. Jul 2016 18:23    Titel: Magnetismus, Hallsensor Antworten mit Zitat

Guten Tag,

ich habe noch ein wenig Schwierigkeiten den magnetischen Kreis äquivalent zum elektrischen Kreis zu betrachten. Äquivalent im Sinne vom Funktionsprinzip. Links habe ich mal den elektrischen Kreis und rechts den magnetischen Kreis aufgelistet:



Man kann ja alles 1:1 identisch betrachten dennoch ist es für mich irgendwie gewöhnungsbedürftig.

die 2b) lassen wir mal außen vor.

Ich kann gerade nicht ganz den Einfluss der Spule gänzlich nachvollziehen. Also wenn in der Spule ein Strom fließt dann entsteht doch eine magnetische Flussdichte nach rechts bzw. links je nach Stromrichtung.

https://elearning.physik.uni-frankfurt.de/data/FB13-PhysikOnline/lm_data/lm_324/daten/bild_6/15_0280.gif
Das Bild reicht doch? Weil ich bin mir nicht ganz im Klaren wie ich die weitere Spule in meiner Aufgabe berücksichtigen soll? Ich erkenne halt nicht die Spule/die Wirkung dieser im Ersatzschaltbild wieder.

2c)



sollte passen?

2d) Die Richtung der magnetische Flussdichte ist nach der rechten Handregel im Uhrzeigersinn.

Betragsmäßig:

magnetische Feldstärke äquivalent zur elektrischen Feldstärke bei homogener Betrachtung mit

Das Problem ist dass ich noch nie das Superpositionieren angewendet habe.
Ich berechne doch dann einfach für eine Spule, dann für die andere und dann addiere ich die Ergebnisse?

die 2e) dann zum Ende.

Würde mich sehr freuen über Antworten und Verbesserungsvorschläge. Lieben Dank,

Grüße Claudia



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Claudini95



Anmeldungsdatum: 31.05.2015
Beiträge: 126

Beitrag Claudini95 Verfasst am: 16. Jul 2016 12:09    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

da mir die Aufgabe am Herzen liegt und bis jetzt noch nichts kam, wollte ich diesen bösen Post verfassen, um eventuell einen interessierten Helfer/eine interessierte Helferin an Board zu lotsen Willkommen

Claudia
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3384

Beitrag ML Verfasst am: 17. Jul 2016 19:19    Titel: Antworten mit Zitat

Claudini95 hat Folgendes geschrieben:
Hallo,

da mir die Aufgabe am Herzen liegt und bis jetzt noch nichts kam, wollte ich diesen bösen Post verfassen, um eventuell einen interessierten Helfer/eine interessierte Helferin an Board zu lotsen Willkommen

Claudia

Das liegt vielleicht daran, weil das, was Du sagst, relativ unklar ist. Niemand hat Lust, Dir von der Pike auf den magnetischen Kreis, die Wirkung von Spulen und das Superpositionsprinzip zu erklären und ergänzend die Übungen zu kontrollieren.
Claudini95



Anmeldungsdatum: 31.05.2015
Beiträge: 126

Beitrag Claudini95 Verfasst am: 17. Jul 2016 19:31    Titel: Antworten mit Zitat

ML hat Folgendes geschrieben:

Das liegt vielleicht daran, weil das, was Du sagst, relativ unklar ist. Niemand hat Lust, Dir von der Pike auf den magnetischen Kreis, die Wirkung von Spulen und das Superpositionsprinzip zu erklären und ergänzend die Übungen zu kontrollieren.

Ich erwarte ja keine Musterlösung... sondern Erklärungen und Tipps damit ich diese anwenden kann... naja was soll ich dazu sagen? Wo ein Wille dort ist auch ein Weg.
schnudl
Moderator


Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien

Beitrag schnudl Verfasst am: 17. Jul 2016 19:37    Titel: Antworten mit Zitat

Tipp: Nimm eine der Teilfragen heraus und versuche auf diese durch gezielte Hilfe eine konkrete Antwort zu bekommen. Du hast gleich ein ganzes Bündel von Fragen eingeworfen. Wo soll man da anfangen?

Thumbs up!

_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe)
Claudini95



Anmeldungsdatum: 31.05.2015
Beiträge: 126

Beitrag Claudini95 Verfasst am: 17. Jul 2016 19:58    Titel: Re: Magnetismus, Hallsensor Antworten mit Zitat

Claudini95 hat Folgendes geschrieben:

2c)



sollte passen?

Mann könnte ja hier anfangen. Vom Gefühl her macht es Sinn, dass der Widerstand im Eisen kleiner ist als in Luft. So wurde es gelehrt. Ein Gefühl ist jedoch keine Bestätigung. Ich sehe keinen Umrechnungsfehler, doch da ich absolut keine Erfahrung mit solchen Werten habe, stellte und stelle ich die Frage ob das richtig ist?

Bei 2d) ist die Richtung von mir beantwortet. Und den magnetischen Fluss und die magnetische Flussdichte berechne ich doch einfach mit dem Superpositionsverfahren indem ich sowohl magnetischen Fluss und die magnetische Flussdichte für eine Spule berechne. (während die andere sogesehen ausgeschaltet ist) und dann andersrum und ich addiere die Ergebnisse?

Claudia

PS: Ich hoffe, dass zwei Fragen okay und präzise genug sind.
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3384

Beitrag ML Verfasst am: 18. Jul 2016 10:56    Titel: Re: Magnetismus, Hallsensor Antworten mit Zitat

Claudini95 hat Folgendes geschrieben:
Claudini95 hat Folgendes geschrieben:

2c)



sollte passen?

Mann könnte ja hier anfangen. Vom Gefühl her macht es Sinn, dass der Widerstand im Eisen kleiner ist als in Luft. So wurde es gelehrt. Ein Gefühl ist jedoch keine Bestätigung. Ich sehe keinen Umrechnungsfehler, doch da ich absolut keine Erfahrung mit solchen Werten habe, stellte und stelle ich die Frage ob das richtig ist?

Der magn. Widerstand beträgt:


Für die magn. Widerstände ergibt sich:


Der magn. Widerstand für den Eisenkern muss wegen um den Faktor 2100 mal kleiner sein, und wegen der größeren Länge um den Faktor 119 mal größer, also:


Schau mal, ob Du die richtige Länge berücksichtigt hast.

Zitat:

Bei 2d) ist die Richtung von mir beantwortet. Und den magnetischen Fluss und die magnetische Flussdichte berechne ich doch einfach mit dem Superpositionsverfahren indem ich sowohl magnetischen Fluss und die magnetische Flussdichte für eine Spule berechne. (während die andere sogesehen ausgeschaltet ist) und dann andersrum und ich addiere die Ergebnisse?

Du stellst Dir zunächst vor, dass die Spule 2 unbeschaltet ist (Leerlauf) und berechnest den Fluss und die Flussdichte, die von Spule 1 erzeugt werden.

Anschließend stellst Du Dir vor, dass Spule 1 unbeschaltet ist (Leerlauf!) und berechnest den Fluss und die Flussdichte, die von Spule 2 erzeugt werden.

Diese Flüsse und Flussdichten addierst Du dann.

Das Superpositionsprinzip gilt nur dann, wenn man lineare Medien voraussetzen kann. Bei einem Transformatorkern liegt i. A. Hysterese vor. Das widerspricht dieser Voraussetzung. Man kann nur in sehr grober Näherung linear rechnen.

Viele Grüße
Michael
Claudini95



Anmeldungsdatum: 31.05.2015
Beiträge: 126

Beitrag Claudini95 Verfasst am: 18. Jul 2016 16:57    Titel: Antworten mit Zitat

ML hat Folgendes geschrieben:

Der magn. Widerstand beträgt:


Für die magn. Widerstände ergibt sich:


Der magn. Widerstand für den Eisenkern muss wegen um den Faktor 2100 mal kleiner sein, und wegen der größeren Länge um den Faktor 119 mal größer, also:

Stimmt. Ich komme auch auf den Wert, hab es wohl falsch abgeschrieben.

ML hat Folgendes geschrieben:

Du stellst Dir zunächst vor, dass die Spule 2 unbeschaltet ist (Leerlauf) und berechnest den Fluss und die Flussdichte, die von Spule 1 erzeugt werden.
Anschließend stellst Du Dir vor, dass Spule 1 unbeschaltet ist (Leerlauf!) und berechnest den Fluss und die Flussdichte, die von Spule 2 erzeugt werden.
Diese Flüsse und Flussdichten addierst Du dann..



mit
und


mit
und

Das sollte stimmen.

Bei 2e) habe ich alles eingesetzt und berechnet. Ich komme auf:

Damit ist doch die Spannung gemeint?

Die Ladungsträgerdichte ist ja gegeben und die dort angegebene Ladungsträgerart ist negativ.

Ich soll die Polarität der Spannung bestimmen, aber die ist doch negativ? Wie soll ich diese bestimmen?

Danke sehr,
Claudia

Edit: Vllt findet sich noch jemand das zu Ende zu bringen? Ich möchte nicht Doppelposten...
Claudini95



Anmeldungsdatum: 31.05.2015
Beiträge: 126

Beitrag Claudini95 Verfasst am: 06. Feb 2017 18:49    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo zusammen,

ich krame mal die Aufgabe aus dem weiten Archiv heraus zu Übungszwecken.

Die Aufgabenteile A-D sollten alle erledigt und auch soweit richtig sein. Bis auf die B) die ja eine Rechercheaufgabe ist.

Bei der Aufgabe E) sind noch zwei Unklarheiten.

Und zwar ist jetzt die ?
Dann wäre nämlich alles gegeben und die Spannung dann ja:

Und die andere Frage ist, wie man die Polarität dieser Spannung bestimmt? Diese ist doch gegeben und man kann sie doch nicht bestimmen?
Entweder sie ist negativ von Minus nach Plus oder positiv von Plus nach Minus, es mag vielleicht banal klingen aber es setzt mich zu unglücklich

Grüße und danke schon mal,

Claudia
Claudini95



Anmeldungsdatum: 31.05.2015
Beiträge: 126

Beitrag Claudini95 Verfasst am: 07. Feb 2017 17:37    Titel: Re: Magnetismus, Hallsensor Antworten mit Zitat

ML hat Folgendes geschrieben:

Der magn. Widerstand beträgt:


Für die magn. Widerstände ergibt sich:


Der magn. Widerstand für den Eisenkern muss wegen um den Faktor 2100 mal kleiner sein, und wegen der größeren Länge um den Faktor 119 mal größer, also:


Schau mal, ob Du die richtige Länge berücksichtigt hast.

Das richtige Ergebnis sollte doch sein: da hat sich doch Michael um eine Zehnerpotenz vertan?
stimmt dann wieder?

Grüße

Claudia und sorry für's Nerven.
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3384

Beitrag ML Verfasst am: 07. Feb 2017 18:58    Titel: Re: Magnetismus, Hallsensor Antworten mit Zitat

Claudini95 hat Folgendes geschrieben:

Schau mal, ob Du die richtige Länge berücksichtigt hast.
Das richtige Ergebnis sollte doch sein: da hat sich doch Michael um eine Zehnerpotenz vertan?

Ja, stimmt.
Claudini95



Anmeldungsdatum: 31.05.2015
Beiträge: 126

Beitrag Claudini95 Verfasst am: 07. Feb 2017 19:15    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Michael,

danke für die Bestätigung, ich dachte ich tippe irgendwie falsch in den Taschenrechner ein oder habe was falsch umgerechnet.

Claudini95 hat Folgendes geschrieben:

Bei der Aufgabe E) sind noch zwei Unklarheiten.

Und zwar ist jetzt die ?
Dann wäre nämlich alles gegeben und die Spannung dann ja:

Liege ich da richtig, oder ist diese Annahme falsch?

Grüße und danke nochmals,

Claudia
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3384

Beitrag ML Verfasst am: 07. Feb 2017 20:13    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

Claudini95 hat Folgendes geschrieben:

Bei der Aufgabe E) sind noch zwei Unklarheiten.

Und zwar ist jetzt die ?
Dann wäre nämlich alles gegeben und die Spannung dann ja:
Liege ich da richtig, oder ist diese Annahme falsch?


Eigentlich ist Hallspannung doch etwas Kleines, und nichts mit kV. Und Deine Flussdichten erscheinen mir auch viel zu groß.

Wir wenden das Durchflutungsgesetz auf einen Weg durch den gesamten Magnetkreis an:

Ich erhalte:


Hast Du denn nicht mal eine offizielle Lösung des Lehrstuhls? Die Übung ist doch nun schon ne ganze Weile her. Einer wird die doch am Stück gerechnet haben.


Viele Grüße
Michael
Claudini95



Anmeldungsdatum: 31.05.2015
Beiträge: 126

Beitrag Claudini95 Verfasst am: 07. Feb 2017 20:40    Titel: Antworten mit Zitat

ML hat Folgendes geschrieben:

Hast Du denn nicht mal eine offizielle Lösung des Lehrstuhls? Die Übung ist doch nun schon ne ganze Weile her. Einer wird die doch am Stück gerechnet haben.

Nein, das ist ja das Problem. Es werden keine Klausuren herausgegeben, das spart sogesehen den Prof's Arbeit, weil sie die Klausuren irgendwann teils wieder stellen können. Eine Probeklausur ist draußen aber dazu gibt es etliche Lösungen. Diese Aufgabe habe ich gefunden zu Übungszwecken, weil sie den Stoff teils behandelt, aber kenne da niemanden der die gerechnet hat. Das ist echt problematisch, man muss eigentlich alles können und hoffen, dass man das nötige parat hat für die Klausur

ML hat Folgendes geschrieben:

Eigentlich ist Hallspannung doch etwas Kleines, und nichts mit kV. Und Deine Flussdichten erscheinen mir auch viel zu groß.
Da gebe ich natürlich recht, die Hallspannung ist eig eine kleine Spannung
Wir wenden das Durchflutungsgesetz auf einen Weg durch den gesamten Magnetkreis an:

Ich erhalte:

Okay aber wie rechtfertigst du jetzt den Wert? Laut Aufgabenstellung sollen wir den Wert der Flussdichte gemäß Unterpunkt 2d) wählen? Es sei denn dort habe ich was falsch berechnet?

Wir haben doch eig soweit alle Werte gegeben und müssten doch nur in die Formel einsetzen?

Ich danke und grüße,

Claudia
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3384

Beitrag ML Verfasst am: 07. Feb 2017 21:12    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

Claudini95 hat Folgendes geschrieben:

Okay aber wie rechtfertigst du jetzt den Wert?

Ich habe ihn mithilfe des Durchflutungsgesetzes berechnet.
https://de.wikipedia.org/wiki/Amp%C3%A8resches_Gesetz
Du kannst das gerne mit den Regeln des Magnetkreises nachrechnen. Da müsste das gleiche rauskommen.
Sofern ein Rechenweg dabei ist, schau ich's mir an und rechne es nach.

Zitat:

Laut Aufgabenstellung sollen wir den Wert der Flussdichte gemäß Unterpunkt 2d) wählen? Es sei denn dort habe ich was falsch berechnet?

Ja, hast Du. 350 T ist unrealistisch groß. Daher habe ich es ja nachgerechnet.


Viele Grüße
Michael
Claudini95



Anmeldungsdatum: 31.05.2015
Beiträge: 126

Beitrag Claudini95 Verfasst am: 07. Feb 2017 22:00    Titel: Antworten mit Zitat

Claudini95 hat Folgendes geschrieben:



mit
und

Dann ist das wohl falsch. Dann muss aber ein Denkfehler zu Grunde liegen?

Irgendwie ist heute nicht mein Tag:





Aber wieso rechnen wir jetzt eig nur die Flussdichte über dem Luftspalt hier aus grübelnd ?

Ich danke und grüße wie immer,

Claudia
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3384

Beitrag ML Verfasst am: 08. Feb 2017 00:04    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

Claudini95 hat Folgendes geschrieben:

Dann ist das wohl falsch. Dann muss aber ein Denkfehler zu Grunde liegen?

Ja.

Zitat:

Irgendwie ist heute nicht mein Tag:





Aber wieso rechnen wir jetzt eig nur die Flussdichte über dem Luftspalt hier aus grübelnd ?

Vor allem: Wo kommt Deine Gleichung her? Die sieht irgendwie aus wie die Formel für die Flussdichte einer langen Spule. Sie passt also überhaupt nicht zur Fragestellung. Die Werte stimmen nur zufällig größenordnungsmäßig überein, da der magn. Widerstand des Eisenkerns vergleichsweise klein ist.

Thematisch angemessen wäre es, hier die Gleichungen für den Magnetkreis zu verwenden. Diese stehen in Deinem ersten Post. Entscheidend:



Der magn. Widerstand ist die Summe des magn. Widerstandes im Eisenkern und des magn. Widerstandes in der Luft.



Die Durchflutung beträgt im ersten Fall:

und im nächsten Fall
.

Wenn Du damit das komplette berechnet hast, rechnest Du über:

die zugehörige Flussdichte aus.


Zitat:

Aber wieso rechnen wir jetzt eig nur die Flussdichte über dem Luftspalt hier aus grübelnd ?

Weil Du irrtümlich eine Formel für das B-Feld langer Spulen verwendet hast. Meiner Beobachtung nach tritt ein solcher Fehler regelmäßig auf, wenn Lernende das Thema nicht verstehen und dann in der Formelsammlung einfach nur nach einer Formel suchen, in der alle gesuchten Größen vorkommen. Das geht so lange gut, bis der Fragesteller die Bezeichnung der Größen geringfügig ändert und z. B. aus einer Dicke eine "Thickness" macht.

Andererseits: ist ohnehin konstant im Magnetkreis, da dem Modell "Magnetkreis" entsprechend im unverzweigten Magnetkreis überall gleich groß ist und überall konstant ist. (Im "echten" Magnetkreis hast Du ein Streufeld, das die Flussdichte an Orten, die weit entfernt von der felderzeugenden Spule liegen, etwas geringer werden lässt. Um Missverständnissen vorzubeugen: Nein, es geht beim Streufeld nicht darum, wo im Magnetkreis der Luftspalt liegt. Der Luftspalt ist so dünn, dass dort nicht plötzlich "mehr" Feldlinien abbiegen.)



Viele Grüße
Michael
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