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[quote="capstrovor"][b]Meine Frage:[/b] Hallo, ich muss das Magnetfeld in Abhängigkeit von I im Inneren einer Toroidspule berechnen. Sie besteht aus einer Röhre mit rechteckigem Querschnitt, Innenradius a, Außenradius b und Höhe h und hat N Windungen. [b]Meine Ideen:[/b] Ich hab das mit dem Amperschen Gesetz berechnet: Der Weg im Linienintegral ist ein Kreis mit Radius [latex]r := \dfrac{a+b}{2}[/latex] [latex]\oint^{}_{\gamma} \vec{B} \cdot \dd \vec{s}= \mu_0 I N [/latex] In Zylinderkoordinaten: [latex]\dd \vec{s} = r \dd \varphi \vec{e_{\varphi}}[/latex] [latex]\int^{2\pi}_{0} \vec{B} r \dd \varphi \vec{e_{\varphi}}=\mu_0 I N[/latex] [latex]2 \pi r \vec{B} \vec{e_{\varphi}}= \mu_0 N I[/latex] [latex]B=\mu_0 \dfrac{NI}{2\pi r}[/latex] Jetzt die Frage(n): 1. Im Skript steht, dass das Feld wegen dem Ampereschen Gesetz überall in der Spule gleich sein muss. Ist es ja bei dieser Berechnung offensichtlich nicht (hängt vom mittleren Durchmesser ab). Hab ich was falsch gemacht oder ist das ein Fehler im Skript? 2. Das Feld in einer Spule soll ja homogen sein; kann ich das Feld eines Toroiden überhaupt mit dem Apereschen Gesetz berechnen oder brauch ich das Bio-Savart Gesetz? Danke für die Hilfe![/quote]
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capstrovor
Verfasst am: 16. Mai 2018 15:54
Titel:
Zitat:
Allerdings gilt das nur näherungsweise und auch nur dann, wenn die Radiendifferenz der Spule sehr klein gegenüber dem mittleren Radius des Toroiden ist.
Ah, alles klar!
Zitat:
Im Übrigen bist Du in Deiner Rechnung ja selber von einem konstanten Radius ausgegangen, da Du den zwischen a und b eigentlich veränderlichen Radius r von Vornherein als den unveränderlichen mittleren Radius definiert hast.
Das hab ich gemacht, weil mein Mitbewohner (studiert Elektrotechnik) gesagt hat, dass sie immer die mittlere Feldlinienlänge verwendet haben. Aber in diesem Fall sollte es dann so passen, oder?
LG und danke für die Hilfe!
GvC
Verfasst am: 16. Mai 2018 14:38
Titel:
capstrovor hat Folgendes geschrieben:
1. Im Skript steht, dass das Feld wegen dem Ampereschen Gesetz überall in der Spule gleich sein muss.
Vermutlich ist gemeint, dass das Magnetfeld entlang eines Weges mit konstantem Radius aus Symmetriegründen gleich groß ist.
capstrovor hat Folgendes geschrieben:
2. Das Feld in einer Spule soll ja homogen sein;
Ja, in einer
Toroid
spule soll das so sein. Dafür nutzt man diesen Spulentyp. Allerdings gilt das nur näherungsweise und auch nur dann, wenn die Radiendifferenz der Spule sehr klein gegenüber dem mittleren Radius des Toroiden ist. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, hast Du im Inneren der Spule praktisch ein homogenes Feld.
Du kannst ja mal mit realistischen Spulenabmessungen die magn. Flussdichte am Innen- und am Aussenradius mit der am mittleren Radius vergleichen. Dann bekommst Du ein Gefühl dafür, was mit den Aussagen im Skript gemeint ist.
capstrovor hat Folgendes geschrieben:
kann ich das Feld eines Toroiden überhaupt mit dem Apereschen Gesetz berechnen oder brauch ich das Bio-Savart Gesetz?
Die Toroidspule ist wegen ihrer Symmetrieeigenschaften geradezu prädestiniert für die Anwendung des Durchflutungssatzes (Ampere-Gesetz). Also keine Panik! Im Übrigen bist Du in Deiner Rechnung ja selber von einem konstanten Radius ausgegangen, da Du den zwischen a und b eigentlich veränderlichen Radius r von Vornherein als den unveränderlichen mittleren Radius
definiert
hast.
capstrovor hat Folgendes geschrieben:
capstrovor
Verfasst am: 16. Mai 2018 13:40
Titel: B-Feld in einer Toroidspule
Meine Frage:
Hallo,
ich muss das Magnetfeld in Abhängigkeit von I im Inneren einer Toroidspule berechnen.
Sie besteht aus einer Röhre mit rechteckigem Querschnitt, Innenradius a, Außenradius b und Höhe h und hat N Windungen.
Meine Ideen:
Ich hab das mit dem Amperschen Gesetz berechnet:
Der Weg im Linienintegral ist ein Kreis mit Radius
In Zylinderkoordinaten:
Jetzt die Frage(n):
1. Im Skript steht, dass das Feld wegen dem Ampereschen Gesetz überall in der Spule gleich sein muss. Ist es ja bei dieser Berechnung offensichtlich nicht (hängt vom mittleren Durchmesser ab). Hab ich was falsch gemacht oder ist das ein Fehler im Skript?
2. Das Feld in einer Spule soll ja homogen sein; kann ich das Feld eines Toroiden überhaupt mit dem Apereschen Gesetz berechnen oder brauch ich das Bio-Savart Gesetz?
Danke für die Hilfe!